2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 牛頓力學(xué)的局限性和相對論初步 實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動課件 粵教版.ppt

《2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 牛頓力學(xué)的局限性和相對論初步 實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動課件 粵教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 牛頓力學(xué)的局限性和相對論初步 實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動課件 粵教版.ppt（27頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.用實(shí)驗(yàn)的方法描出平拋運(yùn)動的軌跡。 2.判斷平拋運(yùn)動的軌跡是否為拋物線。 3.根據(jù)平拋運(yùn)動的軌跡求其初速度。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.利用追蹤法逐點(diǎn)描出小球運(yùn)動的軌跡。 2.建立坐標(biāo)系，如果軌跡上各點(diǎn)的y坐標(biāo)與x坐標(biāo)間的關(guān)系具有y＝ax2的形式(a是一個常量)，則軌跡是一條拋物線。,三、實(shí)驗(yàn)器材 斜槽、小球、方木板、鐵架臺、坐標(biāo)紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。 四、實(shí)驗(yàn)步驟(以描跡法為例) 1.安裝調(diào)整 (1)將帶有斜槽軌道的木板固定在實(shí)驗(yàn)桌上，其末端伸出桌面外，軌道末端切線水平。,圖1,(2)用圖釘將坐標(biāo)紙固定于豎直木板的左上角，把木板調(diào)整到豎直位置，使

2、板面與小球的運(yùn)動軌跡所在平面平行且靠近。如圖1所示。,2.建坐標(biāo)系：把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口(軌道末端)時球心所在木板上的投影點(diǎn)O，O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)，用重垂線畫出過坐標(biāo)原點(diǎn)的豎直線，作為y軸，畫出水平向右的x軸。 3.確定小球位置 (1)將小球從斜槽上某一位置由靜止滑下，小球從軌道末端射出，先用眼睛粗略確定做平拋運(yùn)動的小球經(jīng)過的某一位置。 (2)讓小球由同一位置自由滾下，在粗略確定的位置附近用鉛筆較準(zhǔn)確地描出小球通過的位置，并在坐標(biāo)紙上記下該點(diǎn)。 (3)用同樣的方法確定軌跡上其他各點(diǎn)的位置。 4.描點(diǎn)得軌跡：取下坐標(biāo)紙，將坐標(biāo)紙上記下的一系列點(diǎn)用平滑曲線連起來，即得到小球平拋運(yùn)動

3、軌跡。,五、數(shù)據(jù)處理 1.判斷平拋運(yùn)動的軌跡是否為拋物線：在x軸上作出等距離的幾個點(diǎn)A1、A2、A3…向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)記為M1、M2、M3…用刻度尺測量各點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)。 (1)代數(shù)計算法：將某點(diǎn)(如M3點(diǎn))的坐標(biāo)(x，y)代入y＝ax2求出常數(shù)a，再將其他點(diǎn)的坐標(biāo)代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對各點(diǎn)的坐標(biāo)都近似成立，則說明所描繪得出的曲線為拋物線。 (2)圖象法：建立y－x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測量的各個點(diǎn)的x坐標(biāo)值計算出對應(yīng)的x2值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，若大致在一條直線上，則說明平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線。,六、誤差分析 1.安裝斜槽時，其末端切線不

4、水平，導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動產(chǎn)生誤差。 2.建立坐標(biāo)系時，坐標(biāo)原點(diǎn)的位置確定不準(zhǔn)確，導(dǎo)致軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)不準(zhǔn)確產(chǎn)生誤差。 3.小球每次自由滾下時的起始位置不完全相同，導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差。 4.確定小球運(yùn)動的位置時，出現(xiàn)誤差。 5.量取軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)時，出現(xiàn)誤差。,七、注意事項(xiàng) 1.斜槽安裝：實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端切線水平，將小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，斜槽末端的切線就水平了。 2.方木板固定：方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。 3.小球釋放 (1)小球每次必須從斜槽上同一位置滾下。 (2)小球開始滾下的位置高度要適中，

5、以使小球平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜。 4.坐標(biāo)原點(diǎn)：坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，而是小球出槽口時球心在木板上的投影點(diǎn)。 5.初速度的計算：在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)O較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來計算初速度。,八、其他方案 1.噴水法 如圖2所示，倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管，其中一根彎成水平，且水平端加接一根更細(xì)的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動的軌跡，可在裝置一側(cè)豎直放置一玻璃板，將平拋運(yùn)動的軌跡描在玻璃板上。,圖2,2.頻閃照相法 用數(shù)碼照相機(jī)可記錄下平拋運(yùn)動的軌跡，如圖3所示。由于相鄰兩幀照片間的時間間隔是相等的，只要測量相鄰兩

6、照片上小球的水平位移，就可以判斷平拋運(yùn)動水平方向上的運(yùn)動特點(diǎn)。,圖3,實(shí)驗(yàn)操作及原理,[試題案例] [例1] (2018鄭州高一檢測)在“研究平拋物體的運(yùn)動”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)的位置必須及時記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線

7、作為x軸和y軸，豎直線是用________________來確定的。,(3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖4所示，設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和其余操作時準(zhǔn)確無誤，只有一處失誤，即是__________________________________________________。 (4)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M，測得坐標(biāo)為(x，y)，則初速度的測量值為__________________，測量值比真實(shí)值要__________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。,圖4,解析 (1)水平時小球處于平衡，放在槽口能靜止不動。 (2)用重錘線來確定豎直線最準(zhǔn)確。 (3)描繪小球的運(yùn)動軌跡時應(yīng)是描繪球心的位置，因此

8、坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)在平拋起點(diǎn)的球心位置，即坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時球心在白紙上的水平投影點(diǎn)。,[針對訓(xùn)練1] (1)在做“研究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的有__________。 A.游標(biāo)卡尺 B.秒表 C.坐標(biāo)紙 D.天平 E.彈簧測力計 F.重垂線 (2)(多選)實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是( ) A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下 B.斜槽軌道必須光滑 C.要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 D.斜槽軌道末端切線可以不水平,(3)(多選)引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大的原因可能是( ) A.安裝斜槽時，斜槽末端切線方向不水平 B.確定

9、Oy軸時，沒有用重垂線 C.斜槽不是絕對光滑的，有一定摩擦 D.空氣阻力對小球運(yùn)動有較大影響,解析 (1)實(shí)驗(yàn)中需要在坐標(biāo)紙上記錄小球的位置，描繪小球的運(yùn)動軌跡，需要利用重垂線確定坐標(biāo)軸的y軸。故C、F是需要的。 (2)使小球從斜槽上同一位置滾下，才能保證每次的軌跡相同，A正確；斜槽沒必要必須光滑，只要能使小球飛出的初速度相同即可，B錯誤；實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)越多，軌跡越精確，C正確；斜槽末端必須水平，才能保證小球離開斜槽后做平拋運(yùn)動，D錯誤。 (3)小球從斜槽末端飛出時，斜槽切線不水平，y軸方向不沿豎直方向，空氣阻力對小球運(yùn)動有較大影響，都會影響小球的運(yùn)動軌跡或計數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值，從而引起較大的實(shí)驗(yàn)誤

10、差，而斜槽不絕對光滑只會影響小球平拋的初速度大小，不會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差大小，故A、B、D正確。 答案 (1)C、F (2)AC (3)ABD,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,[試題案例] [例2] 如圖5所示為一小球做平拋運(yùn)動的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5 cm，如果g取10 m/s2，那么：,圖5,(1)照相機(jī)的閃光頻率是________Hz； (2)小球運(yùn)動中水平分速度的大小是________m/s； (3)小球經(jīng)過B點(diǎn)時的速度大小是________m/s。,答案 (1)10 (2)1.5 (3)2.5,[針對訓(xùn)練2] 某同學(xué)在做“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時得到了如圖6所示的物體運(yùn)動軌跡

11、，a、b、c三點(diǎn)的位置在運(yùn)動軌跡上已經(jīng)標(biāo)出，則：,圖6,(1)小球平拋運(yùn)動的初速度v0＝________(g取10 m/s2)。 (2)開始做平拋運(yùn)動的位置坐標(biāo)x＝____________，y＝____________。,答案 (1)2 m/s (2)－10 cm －1.25 cm,實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計,[試題案例] [例3] 如圖7所示，研究平拋運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的標(biāo)尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420 m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運(yùn)動的初速度v0、飛行時間t和水平

12、位移d，記錄在表中。,圖7,(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時，小球水平位移d與其初速度v0成__________關(guān)系，與________________無關(guān)。,(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個實(shí)驗(yàn)，竟發(fā)現(xiàn)測量值t′依然大于自己得到的理論值t理′，但二者之差在3～7 ms之間，且初速度越大差值越小。對實(shí)驗(yàn)裝置的安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是_____________________________________________________________________。,解析 (1)由題表中數(shù)據(jù)可知，h一定時，小球的水平位移d與初速度v0成正

13、比關(guān)系，與時間t無關(guān)。 (2)該同學(xué)計算時重力加速度取的是10 m/s2，一般情況下應(yīng)取9.8 m/s2，從而導(dǎo)致約 3 ms的偏差。 (3)小球直徑過大、小球飛過光電門需要時間或光電門傳感器置于槽口的內(nèi)側(cè)，使測量值大于理論值。 答案 (1)正比 飛行時間t (2)計算時重力加速度取值(10 m/s2)大于實(shí)際值 (3)見解析,[針對訓(xùn)練3] 如圖8所示為噴出細(xì)水流的數(shù)碼相片，照片中刻度尺的最小刻度為毫米，細(xì)水流是水平噴出的，試根據(jù)該照片研究：,圖8,(1)已知水流做平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，找出研究其豎直分運(yùn)動的方法，并證明豎直分運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動； (2)若取g＝10 m/s2，試求水流噴出的速度。,答案 見解析,