5.3实验：研究平抛运动同步学案（含答案）

5.3实验：研究平抛运动 【学习目标】 1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹. 2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线. 3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度. 4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法． 【知识探究】 一、描绘平抛运动的轨迹 1．实验原理 用_____法(或喷水法或_____法)得到物体平抛运动的轨迹． 2．实验器材 斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、白纸、铁架台． 3．实验步骤 (1)按图1甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)． 图1 (2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴． (3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点． (4)将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示． 4．注意事项 (1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)． (2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直． (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放． (4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点． (5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由白纸的左上角一直到达右下角为宜． 二、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 方法一　公式法 1．原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点，建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标应具有y＝ax2的关系，而且同一轨迹a是一个特定的值． 2．验证方法 用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入y＝ax2中求出常量a，看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数．21世纪教育网版权所有 方法二　图象法 建立y－x2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2值，在y－x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值． 三、计算平抛运动的初速度 计算平抛运动的初速度可以分为两种情况 1．平抛轨迹完整(即含有抛出点) 在轨迹上任取一点，测出该点离坐标原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0. 因x＝v0t，y＝gt2，故v0＝x . 2．平抛轨迹残缺(即无抛出点)在轨迹上任取三点A、B、C(如图2所示)，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则 Δh＝hBC－hAB＝gt2 图2 所以t＝ 所以初速度v0＝＝x . 【典例精析】 例1　如图3所示，在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下： 图3A．让小球多次从_____释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图中a、b、c、d所示．21教育网 B．按图安装好器材，注意_____，记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线． C．取下方格纸，以O为原点，以水平线为x轴，竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹．21cnjy.com (1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上． (2)上述实验步骤的合理顺序是_____． (3)已知图中小方格的边长L＝1.25 cm，则小球平抛的初速度为v0＝_____(用L、g表示)，其值是_____．(取g＝9.8 m/s2)21·cn·jy·com (4)b点的速度vb＝_____.(用L、g表示) 例2　在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图4所示的装置． 先将斜槽轨道的末端调整至水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x，再使小 ... ...