1.平拋運(yùn)動(dòng)的條件及相應(yīng)控制方法.
2.判斷運(yùn)動(dòng)軌跡是否是拋物線的方法.
3.知道測(cè)量初速度時(shí)需要測(cè)量的物理量．
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>(1)描繪物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡并分析其特點(diǎn)．
(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡求平拋初速度．
二、實(shí)驗(yàn)器材
斜槽、小球、木板、鉛垂線、坐標(biāo)紙、圖釘、刻度尺、鉛筆(或卡孔)等．
三、實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)
將斜槽等器材安裝起來(lái)，小球從斜槽上滾下，通過(guò)水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)．使小球每次都從斜槽上同一位置由靜止釋放，小球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡相同．設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過(guò)的位置．通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，在坐標(biāo)紙上記錄小球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置，用平滑的曲線將各點(diǎn)連起來(lái)，從而得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．
根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的公式x＝v0t和y＝eq \f(1,2)gt2，可求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．
四、實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用圖釘把坐標(biāo)紙釘在豎直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平．
(2)用懸掛在槽口的鉛垂線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行且靠近，固定好木板．
(3)把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O，再利用鉛垂線在紙上畫(huà)出通過(guò)O點(diǎn)的豎直線．
(4)將小球從斜槽上合適的位置由靜止釋放，使小球的運(yùn)動(dòng)軌跡大致經(jīng)過(guò)坐標(biāo)紙的右下角．
(5)把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，用鉛筆在坐標(biāo)紙?jiān)撐恢卯?huà)上一點(diǎn)．用同樣的方法，從同一位置釋放小球，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)．
五、數(shù)據(jù)分析
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，在坐標(biāo)紙上描繪小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．
(2)在平拋運(yùn)動(dòng)軌跡上選取幾個(gè)水平間距相等的測(cè)量點(diǎn)，測(cè)出并計(jì)算相應(yīng)物理量填入你設(shè)計(jì)的表格中．
(3)觀察描出的軌跡，與你熟悉的曲線進(jìn)行比較，猜想y與x的關(guān)系，作出y－x2圖像，驗(yàn)證你的猜想．
六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)
一．判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是否拋物線
(1)原理：若平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線，則當(dāng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系后，軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)具有y＝ax2的關(guān)系，且同一軌跡上a是一個(gè)特定的值．
(2)驗(yàn)證方法
方法一：代入法
用刻度尺測(cè)量幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，分別代入y＝ax2中求出常數(shù)a，看計(jì)算得到的a值在誤差范圍內(nèi)是否為一常數(shù)．
方法二：圖像法
建立y -x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)y值的x2值，在y -x2坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，并求出該直線的斜率即為a值．
二．計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度
(1)平拋軌跡完整(即含有拋出點(diǎn))
在軌跡上任取一點(diǎn)，測(cè)出該點(diǎn)離原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移y，就可求出初速度v0.因x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2，故v0＝xeq \r(\f(g,2y)).
(2)平拋軌跡殘缺(即無(wú)拋出點(diǎn))
如圖所示，在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C，使A、B間及B、C間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，A、B間與B、C間所用時(shí)間相等，
設(shè)為t，則Δh＝hBC－h(huán)AB＝gt2
所以t＝eq \r(\f(hBC－h(huán)AB,g))，
所以初速度v0＝eq \f(x,t)＝xeq \r(\f(g,hBC－h(huán)AB)).
典例1、在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡和求物體的平拋初速度．實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：
A．讓小球多次從 位置由靜止?jié)L下，記下小球穿過(guò)卡片孔的一系列位置．
B．安裝好器材，注意斜槽末端水平和平板豎直，記下斜槽末端小球球心在平板上的投影點(diǎn)O和畫(huà)出過(guò)點(diǎn)O的豎直線．檢測(cè)斜槽末端是否水平的方法是 ．
C．測(cè)出曲線上某點(diǎn)的坐標(biāo)x、y，用v0＝ 算出該小球的平拋初速度．實(shí)驗(yàn)需要對(duì)多個(gè)點(diǎn)求v0的值，然后求它們的平均值．
D．取下坐標(biāo)紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為y軸，以垂直豎直線的方向?yàn)閤軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫(huà)出平拋軌跡．
(1)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 (只排列序號(hào)即可)．
(2)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)步驟．
[解析] (1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該按照以下順序進(jìn)行：首先安裝器材，然后記錄小球位置，接著描繪平拋軌跡，最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求初速度．所以合理順序?yàn)锽ADC.
(2)實(shí)驗(yàn)描繪的是平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，要保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，且同一條平拋運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)唯一的初速度，所以要求小球每次都從同一位置由靜止?jié)L下；檢測(cè)斜槽末端是否水平的方法是平衡法，即將小球靜止放置在斜槽末端的不同位置，看它是否滾動(dòng)，若均不滾動(dòng)說(shuō)明已經(jīng)水平；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2，兩式聯(lián)立可得v0＝xeq \r(\f(g,2y)).
[答案] (1)BADC (2)同一 平衡法 xeq \r(\f(g,2y))
1．(多選)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了求平拋物體的初速度，需直接測(cè)的數(shù)據(jù)有( )
A．小球開(kāi)始滾下的高度
B．小球在空中飛行的時(shí)間
C．運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的水平坐標(biāo)
D．運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的豎直坐標(biāo)
2．如圖所示為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5 cm，如果g取10 m/s2，那么：
(1)照相機(jī)的閃光頻率是 Hz.
(2)小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度的大小是 m/s.
(3)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小是 m/s.
3．在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：
(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是 ．
(2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫(huà)水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用 來(lái)確定的．
(3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，假設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和其余操作時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤，只有一處失誤，即是 ．
(4)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M，測(cè)得坐標(biāo)為(x，y)，則初速度的測(cè)量值為 ，測(cè)量值比真實(shí)值要 (選填“偏大”“偏小”或“不變”)．
參考答案
1.CD 2.[答案] (1)10 (2)1.5 (3)2.5
3.答案(1)將小球放置在槽口處軌道上，小球能保持靜止 (2)鉛垂線 (3)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時(shí)球心在白紙上的水平投影點(diǎn) (4)v0＝xeq \r(\f(g,2y)) 偏大

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第2節(jié) 平拋運(yùn)動(dòng)

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