6/77/7實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)海導(dǎo)航學(xué)海導(dǎo)航1.用實(shí)驗(yàn)方法描繪出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。2.判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是否為拋物線。3.計(jì)算平拋物體的初速度。學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究一、判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線如圖5-10所示的某物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，欲判斷其軌跡是否為拋物線，只要從軌跡上任意取若干個(gè)點(diǎn)分別代入y=ax2，求得a為某一定值，即可驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡為拋物線。OOxA1A2A3A4M3M2M1M4y3y2y1y圖5-10在x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3…把線段OA1的長(zhǎng)度記為l,那么OA2=2l、OA3=3l…由A1、A2、A3…向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)記為M1、M2、M3…如果軌跡的確是一條拋物線，那么M1、M2、M3…各點(diǎn)的y坐標(biāo)與x坐標(biāo)間的關(guān)系應(yīng)該具有y=ax2的形式（其中OA1=l、OA2=2l、OA3=3l…這樣做的目的是使y2=y1，y3=y1…這樣代入y=ax2，可以方便求出二、計(jì)算平拋物體的初速度在后面案例介紹的幾種方法中，如果要求不太高，可以忽略空氣阻力的作用。這樣，拋體在豎直方向上只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于。它的y坐標(biāo)的變化符合勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：y=。于是，測(cè)量某點(diǎn)的下落距離，例如在M3點(diǎn)的下落距離y3(圖5-10)，根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)就可以算出拋體下落到這點(diǎn)所用的時(shí)間t3。為了得到拋體的初速度，還需測(cè)量。計(jì)算的表達(dá)式為。新知探究一、實(shí)驗(yàn)原理（以教科書(shū)“參考案例1”為案例）物體的平拋運(yùn)動(dòng)可以看做是兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)的合成。一個(gè)是水平方向的運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向的運(yùn)動(dòng)。圖圖5-11在豎直放置的木板上固定坐標(biāo)紙，讓小球做平拋運(yùn)動(dòng)，描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡；裝置如圖5-11所示。選定斜槽末端球心所在的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，初速度的方向?yàn)檩S的正方向，以豎直向下為軸的正方向建立直角坐標(biāo)系，測(cè)出軌跡曲線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)（x,y），根據(jù)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，利用公式，求出小球的飛行時(shí)間。再利用公式，求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，v0=(用x、y等量表示)。二、實(shí)驗(yàn)器材斜槽、豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板、白紙、圖釘、，有空的卡片、，鉛垂線。三、實(shí)驗(yàn)步驟（1）安裝調(diào)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(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。（2）調(diào)整木板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，然后把鉛垂線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。（3）確定坐標(biāo)原點(diǎn)O把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在圖板上的水平投影點(diǎn)O，O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)。（4）描繪運(yùn)動(dòng)軌跡讓小球從斜槽上的定位器處釋放，觀察小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，并在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面與小球的運(yùn)動(dòng)軌跡垂直，調(diào)整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過(guò)卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片缺口上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn)，這就在白紙上記下了小球穿過(guò)孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置，保證小球每次從槽上開(kāi)始滾下的位置都相同，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(lái)記即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。（5）計(jì)算初速度以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)畫(huà)出豎直向下的y軸和水平向右的x軸（過(guò)O點(diǎn)作y軸的垂線），并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個(gè)不同的點(diǎn)，用刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)x和y，利用公式x=v0t和計(jì)算出小球的初速度v0，最后計(jì)算出v0的平均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。四、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)中必須保持通過(guò)斜槽末端的切線，方木板必須處在面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。2.由于實(shí)驗(yàn)是讓小球多次做平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)描繪它的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以每次小球自由釋放的高度相同，以保證物體做平拋的相同。3.坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球的在木板上的水平投影點(diǎn)?！锢}精析一、研究平拋運(yùn)動(dòng)的基本思路【例題1】如圖5-12所示，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，球A沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端（末端水平）時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)S，被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落。改變整個(gè)裝置的高度做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了A球在離開(kāi)軌道后（）A.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)B.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)D.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)【訓(xùn)練1】圖5-13所示為用頻閃攝影方法拍攝的研究物體做平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的照片，圖中A、B、C為三個(gè)同時(shí)由同一點(diǎn)出發(fā)的小球。AA′為A球在光滑水平面上以速度v運(yùn)動(dòng)的軌跡。BB′為B球以速度v被水平拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡；CC′為C球自由下落的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)分析上述三條軌跡得出結(jié)論：_______________________。二、圖線的處理方法【例題2】在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)記錄了運(yùn)動(dòng)軌跡上三點(diǎn)A、B、C，如圖5-14所示，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，各點(diǎn)坐標(biāo)值已在圖中標(biāo)出。求：（1）小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小。（2）小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置坐標(biāo)。ABABC1020x/cm1540y/cm圖5-14【訓(xùn)練2】在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)l=1.25cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖5-15中a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度計(jì)算公式v0=_______(用l、g表示)，其值是________。（g取9.8m/s2）abcdabcd圖5-15參考答案課時(shí)4實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)★自主學(xué)習(xí)一、判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線49二、計(jì)算平拋物體的初速度gOA3OA3★新知探究一、勻速直線自由落體xyx=v0t二、小球刻度尺四、1.水平豎直2.初速度3.球心★例題精析例題1答案：C解析：本實(shí)驗(yàn)只能說(shuō)明在豎直方向這兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)情況是一致的，所以能說(shuō)明兩個(gè)小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)應(yīng)該也是自由落體運(yùn)動(dòng)。訓(xùn)練1做平拋運(yùn)動(dòng)的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)（或平拋運(yùn)動(dòng)是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成）。例題2解析：（1）如圖所示，小球在AB段、BC段水平位移相等，而小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，因此小球在這兩段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tAB=tBC=T。小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，由?y=aT2得25cm－15cm=100cm/s2·T2,T=0.1s小球在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，有=100cm/s=1m/s(2)由于小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小球在B點(diǎn)的豎直分速度大小等于AC段在豎直方向的平均速度大小。m/s=2m/s,設(shè)小球從拋出點(diǎn)O到B點(diǎn)歷時(shí)為tOB,tOB==0.2s小球從拋出點(diǎn)O到A歷時(shí)tOA=tOB－T=0.1s因此xOA=v0tOA=10cm,yOA==5cm故O點(diǎn)坐標(biāo)值為（－10，－5）學(xué)法指導(dǎo)：在學(xué)習(xí)中應(yīng)該學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，而不