5.3 实验：探究平抛运动的特点—【新教材】人教版（2019）高中物理必修二课件

实验：探究平抛运动的特点 一、抛体运动 v0 v0 v0 竖直上抛运动 平抛运动 斜抛运动 1.定义：以一定的初速度将物体抛出，如果物体只受重力的作用，这时的运动叫做抛体运动。 2.平抛运动：初速度方向为水平方向的抛体运动叫做平抛运动。 v0 G v0 G 二、平抛运动 条件：①初速度沿水平方向；②只受重力的作用。 性质：平抛运动是曲线运动，所受合力（重力）恒定，故平抛运动为加速度为g的匀变速曲线运动。 水平抛出的石子 沿桌面飞出的小球 水平喷出的水柱 三、实验思路 平抛运动是曲线运动,速度和位移的方向都在时刻变化。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动的思路,分别研究物体在这两个方向的运动特点。 平抛运动可以分解为哪两个方向的运动呢? 1.平抛运动可以分解为哪两个方向的运动？ 平抛运动 水平方向分运动 竖直方向分运动 2.水平方向和竖直方向分运动分别是什么样的运动？ v0 G 三、实验思路 思考：平抛运动是曲线运动，那么我们应该采取什么样的方法来研究平抛运动呢？ 化曲为直—运动的分解—等效替代 方案一 频闪照相法 设法记录做平抛运动的物体经过相等时间间隔所到达的位置,获得水平方向和竖直方向的位移随时间变化的具体数据,便可以独立分析水平方向和竖直方向的运动规律。可以用频闪照相或者录制视频的方法,记录物体在不同时刻的位置。 调节照相机的闪光频率,打开照相机使其正对小球运动的轨迹平面将小球水平抛出,小球做平地运动,数码相机每秒拍摄小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片,将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线,可得到小球的运动轨迹。 方案一 频闪照相法 1.根据图片猜想，小球在水平方向和竖直方向的分运动有何特点？ 2.应以哪个位置为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移？ 3.若频闪周期为T，怎样通过作图得到T，2T，3T，...时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移？ y x O x4 x3 x2 x1 h 5h 3h 7h A B C D 在误差允许的范围内，四段水平位移近似相等；且四段水平位移所用的时间相等。 竖直方向Δh=aT2 v0 C O A B 平抛运动物体在水平方向做匀速直线运动 平抛运动物体在竖直方向做自由落体运动 B C v0 A O 方案二：对比实验法 步骤一：探究平抛运动竖直分运动的特点 1：用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动； 2：同时B球被释放，做自由落体运动； 3：观察两球轨迹，比较落地时间先后； 4.改变小球距地面高度和小锤击打力度，重复多次试验。 实验现象： 两小球同时落地 实验结论： 平抛运动在 竖直方向的分运动是 _______________ 自由落体运动 如右图所示的装置中，斜槽M末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板 N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 步骤二：探究平抛运动水平分运动的特点 挡板（倾斜） 斜槽 背板 白纸、复写纸 钢球 铅垂线 3、实验步骤 (1)安装调整斜槽：将描迹记录纸衬垫一张复写纸，紧贴记录面板用压纸板固定在竖直面板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平; (2)调整木板：用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板； (3)确定坐标轴：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水平投影点 O，O 即为坐标原点，再利用铅垂线在纸上画出通过 O点的竖直线，即 y 轴，过 O 点垂直 y 轴画出 x 轴; (4)调整接球挡板：把接球挡板拉到最上方一格的位置。 O y x (5)确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。 (6)描绘运动轨迹：落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。 O y x (1) 应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触； (2) 小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差； (3) 坐标原点（小球做平抛运动的起点