实验:研究平抛运动
高一物理 李志华
知识与技能:
1. 探究平抛运动的特点:水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动。
2. 通过实验得到平抛运动轨迹。
3. 会推导初速度表达式,并会计算初速度。
过程与方法:
体会平抛运动规律的探究过程,体会运动的合成与分解在探究平抛运动规律中的应用。
情感,态度与价值观:
1. 通过实验探究平抛运动的规律,让学生积极参与课堂活动,设疑,解疑,探究规律,使学生始终处于积极探究知识的过程中,达到最佳的学习心理状态。
2. 充分利用实验,激发学习兴趣,增强求知的欲望。
重点:
平抛运动规律的探究过程。
难点:
准确得到平抛运动的轨迹。
导入新课:
提问导入:
1. 平抛运动的轨迹是什么曲线?
2. 平抛运动有什么特点?
3. 怎样分析平抛运动
总结:平抛运动的位移与速度
分析方法:水平位移xv0t 水平速度vxv0
12gtvgt2 竖直方向y
竖直位移
y22vvxvylxy 合位移 合速度
22教学过程:
一.实验目的:
1. 用实验的方法描绘出平抛运动的轨迹。
2. 判断轨迹是否是抛物线。
3. 根据平抛运动的轨迹求其初速度。
二. 实验原理:
1. 用描绘法画出小球平抛运动的轨迹。
2. 建立坐标系,测出轨迹上某点的坐标x和y。
根据:水平位移xv0t
12gt2
竖直位移
y 得初速度
v0g2y
三. 实验器材:斜槽、小球、方木板、铁架台、自纸、图钉、重锤线、三角板、铅笔、刻度尺等。
四. 实验步骤
1. 安装调平: 将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平。
2. 建立坐标系:用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重锤线画出过坐标原点的竖直线,作为y轴,画出水平向右的x轴。
3. 确定球的位置:将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,打在复写纸上,用刻度尺将其记在白纸上的相应位置,用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
4. 描点轨迹:取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑的曲线连起来,即小球平抛运动的轨迹。
五. 数据处理:
1. 计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点(A、B、C、D、E、F),用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),利用公式:
水平位移 xv0t
12gt2
竖直位移
y得初速度
v0g2y
带入求解并求出平均值
2yax3. 验证轨迹是抛物线:抛物线的数字表达式,将轨道上某点的坐标(x,y)代入公
式求出常数a,再将其他点的坐标x,y带入上式求出常数,看看等式是否成立,若成立,则说明所描绘曲线为抛物线。
六. 误差分析
1. 斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动。
2. 确定小球运动位置时不准确。
3. 量取轨迹上各点坐标时不准确。
七. 注意事项
1. 实验中必须使斜槽末端切线水平,方法是:将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,看其是否会做加速或减速运动。
2. 方木板必须处于竖直平面内,固定是要用重锤线检查坐标纸是否竖直。
3. 小球必须每次都从斜槽上同一位置滚下
4. 坐标原点不是槽口的端点,应从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要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达
右下角为宜。
6. 在轨道上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
八. 其他实验方法:
1. 喷水法或细水柱法。
2. 频闪照相法。
例题:
下列可减少误差得是( A )
A. 小球选用密度大的材料
B. 斜槽轨道尽量光滑
C. 斜槽轨道末端端口处为坐标原点
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