《研究平拋運動》學案

這是《研究平拋運動》學案，是優秀的物理教案文章，供老師家長們參考學習。

　　【知識整合】

　　一、實驗目的

　　“研究平拋物體運動”實驗的實驗目的是 ，

　　二、實驗原理

　　平拋物體的運動，可以看做水平方向的 運動 和堅直方向的 運動的合運動，因而物體在任意時刻t的坐標x和y可以用下列公式求出：

　　x=v0t (1)

　　y=1/2gt2 ( 2)

　　從(1)和(2)消去t，得 因此，平拋物體的運動軌跡為一拋物線。根據拋物線上任一點的坐標(x，y)，由(2)式可以求出運動的時間;代入(1)式即可求得v0，這就是做平拋運動的物體的初速度。

　　三、實驗器材 有孔的硬紙片、白紙、圖釘、斜槽、 方木板 、重錘 、

　　四、實驗步驟

　?、侔惭b調整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調整斜槽，即 就表明水平已調好。

　?、谡{整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木板調整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面 。然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變。

　?、鄞_定坐標原點O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在圖板上的水平投影點O，O點即為坐標原點。用鉛筆記錄在白紙上描繪運動軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片的缺口上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置相同，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡，

　?、苡嬎愠跛俣?，以O點為原點先根據 畫出 軸，再畫出

　　軸，并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y，代入上面的公式即可求出初速度。

　　【重難點闡釋】

　　1、實驗中必需保證斜槽末端的切線水平，木板豎直。將小球放在斜槽末端的平直部分，如果小球在幾個位置上都能保持靜止，則說明該部分已基本水平.由于拋出去的小球是在一個豎直面內運動，所以木板也必須在豎直面內，且木板所在平面必須與小球運動平面平行，否則小球可能與木板發生碰撞導致失敗，

　　2、本實驗中，小球做平拋運動的起點不是槽口的端點，而是球在槽口時，球的球心在木板上的水平投影點，該投影點的位置要比槽口的端點位置高一些.

　　3、小球每次從斜槽上同一位置滾下,否則初速度就沒有定值。

　　【典型例題】

　　例1.在研究平拋物體的運動實驗中,某同學在建立直角坐標系時,有一處失誤,假設他在安裝實驗裝置和進行其他操作時準確無誤

　　(1)

　　O

　　X觀察圖1可知,他的失誤之處是:

　　(2)

　　Y 他根據記錄建立坐標系,運用根據實驗

　　原理測得平拋初速度與真實值相比

　　圖1 (選填“偏大”、”相等”、“偏小”)

　　解析：(1)由圖可以看出該同學錯誤地將坐標原點取在槽口處,坐標系原點應建立在飛離斜槽口的小球重心處,即在槽口上方r(r為小球半徑)處 (2)由于坐標原點偏下,所以計算的飛行時間偏小,速度比真實值偏大

　　例2. 在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄平拋小球的運動軌跡，小方格的邊長，若小球在平拋運動過程中的幾個位置如圖中的a、b、c、d點所示，則小球做平拋運動的初速度是多大?

　　解析：平拋運動的水平運動是勻速運動，要求初速度，即水平速度，可利用 來求，其中水平位移可由圖讀出，問題的關鍵是確定與對應的時間間隔。觀察圖中a、b、c、d的位置關系，可以看出：相鄰兩點間的水平位移相等，豎直位移之比為1：2：3。從而可斷定相鄰兩點的時間間隔相等，且a點不是拋出點。平拋運動在豎直方向上的分運動是由自由落體運動，而勻加速直線運動在連續相等的時間內的位移差是一個常量，即因為a、b、c、d相鄰兩點的時間間隔相等，所以在豎直方向上有 ，代入數據得

　　即

　　所以小球拋出的速度，即水平速度為

　　【課堂練習】

　　1、做“研究平拋物體的運動”實驗時，已有下列器材：有孔的硬紙片、白紙、圖釘、斜槽、刻度尺、小球.不需要的器材是(　)

　　A.秒表 B.平木板

　　C.重錘線 D.鉛筆

　　2.在“研究平拋物體的運動”實驗中，如果小球每次從斜槽上不同位置釋放，則各次相比相同的是(　)

　　A.小球的初速度

　　B.小球的運動軌跡

　　C.小球在空中下落同一高度所用的時間

　　D.小球通過相同水平位移所用的時間

　　3.安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是(　)

　　A.保證小球飛出時，速度既不太大，也不太小

　　B.保證小球飛出時，初速度水平

　　C.保證小球在空中運動的時間每次都相等

　　D.保證小球運動的軌道是一條拋物線

　　4.在研究平拋運動實驗中，某同學只記錄了運動途中的A、B、C三點位置，取A點為坐標原點，則各點的位置坐標如圖2所示(取g=10m/s2)，下列說法正確的是

　　A.小球拋出點的位置坐標是(0，0)

　　B.小球拋出點的位置坐標是(-20，-5)

　　C.小球平拋初速度為2m/s

　　D.小球平拋初速度為1m/s

　　圖2

　　5.一個學生做平拋物體運動的實驗時，只在白紙上畫出與初速度平行的ax軸，忘了記下槽口末端的位置，并且也只畫出中間一部分軌跡，如圖3所示，如何只用一根刻度尺算出這個物體運動的初速度v0?

　　圖3

　　答案

　　1.A 2.C 3.B 4.BC

　　5. v0=Δx解析：在這段運動軌跡上，取水平間隔相等的三個點A、B、C(如圖所示)設它們在以拋出點為坐標原點，ax方向為橫軸，這三點的橫坐標分別為xA、xB、xC;并設這三點的縱坐標分別為yA、yB、yC

　　由平拋的軌道曲線(拋物線)方程得：

　　yA=gxA2/2v02

　　yB=gxB2/2v02

　　yC=gxC2/2v02

　　故有y1=yB-yA=g(xB2-xA2)/2v02=g(xB+xA)(xB-xA)/2v02

　　令xB-xA=Δx，則有：y1=gΔx(xB+xA)/2v02

　　同理得：y2=gΔx(xC+xA)/2v02

　　所以y1-y2=gΔx(xC-xA)/2v02=g2Δx2/2v02=gΔx2/v02

　　得v0=Δx