第五章 5.3 实验：探究平抛运动的特点-【精彩三年】2020-2021学年高中新教材物理必修第二册课程探究与巩固配套word（人教版 浙江专版）

5．3　实验：探究平抛运动的特点 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 通过实验，探究并认识平抛运动的规律 物理观念：知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 科学思维：利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”“正交分解”的思想方法。 科学探究：观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论 平抛运动实验的设计、装置、操作及数据处理 1．平抛运动实验的设计、装置、操作及数据处理 2．平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探究过程 知识点一　抛体运动与平抛运动 1．抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动。 2．平抛运动：以沿水平方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的抛体运动叫作平抛运动。 3．平抛运动的条件：初速度水平，只受重力作用。 【思辨】 判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)抛体运动都有一定的初速度。(　√　) (2)抛体运动中都忽略空气阻力，只受重力作用。(　√　) (3)抛体运动的轨迹都是曲线。(　√　) (4)平抛运动的初速度可以不水平。(　×　) 知识点二　探究平抛运动的特点的实验思路 平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，把平抛运动分解为竖直方向的分运动和水平方向的分运动，然后分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了。 【思辨】 思考题 要想知道平抛运动的竖直方向分运动和水平方向分运动，需要分别知道这两个方向的位移和速度随时间是怎么变化的，那么位移(位置)和速度哪个好测量？ 【答案】 位移(位置)好测量。我们可以通过频闪照片等记录运动物体在不同时刻的位置，从而确定出物体在一段时间内的位移。 如图是一小球平抛运动的频闪照片，记录了小球在不同时刻的位置，频闪周期为T。 　　　 (1)以左边第一个小球的中心为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移。 (2)沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系，通过测量得到T，2T，3T，…时间内小球在水平方向和竖直方向的位移。 (3)将各球中心点的横坐标和纵坐标数据记录在自己设计的表格中。 时间(秒) 1 2 3 4 … 水平距离(cm) 20 40 60 80 … 竖直距离(cm) 5 20 45 80 … 　　(4)结合表格和图像可知，水平方向分运动的特点：在水平方向上小球每秒通过的路程都为20 cm，即：相同时间内通过的路程相等，所以在水平方向上做的是匀速运动。 竖直方向分运动的特点：在竖直方向上小球相同时间内通过的路程分别为：5 cm，15 cm，25 cm，…即为：1∶3∶5∶…符合自由落体运动的规律，所以在竖直方向上做的是自由落体运动。 用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为10 Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格为相同的正方形。重力加速度g取10 m/s2，不计阻力。 (1)根据照片显示的信息，下列说法中正确的是__D__。 A．只能确定b球的运动是自由落体运动 B．不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动 C．只能确定a球的运动是水平方向的匀速直线运动 D．可以确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动和沿竖直方向的运动是自由落体运动 (2)根据照片信息可求出a球的水平速度大小为__1__m/s；当a球与b球运动了__0.2__s时它们之间的距离最小。 【解析】 (1)因为相邻两照片间的时间间隔相等，a球水平位移相等，可知a球在水平方向上做匀速直线运动；a球竖直方向上的运动规律与b球运动规律相同，知竖直方向上做自由落体运动，故D正确，A、B、C错误。 (2)f＝10 Hz，T＝0.1 s，设每格长为L。对B球，Δy＝3L－L＝gT2＝10×0.01 m＝0.1 m，所以2L＝0.1 m，平抛运动的初速度v0＝＝ m/s＝1 m/s。 因为两球在竖直方向上都做自由落体运动，所以竖直方向上分位移之差恒定，故当小球a运动到与b在同一竖直线上时，水平方向上的分位移之差为零，它们之间的距离最小，则t＝＝ s＝0.2 s。 如图所示，在用频闪照相做“探究平抛物体的运动”实验时：图中每个小方格的边长为10 cm，则由图可求得拍摄时每__0.1__s曝光一次，拍摄“2”点时小球的竖直分速度大小为__1.5__ m/s，拍摄“2”点时小球的速度大小为__2.5__