第五章 第3节 实验：探究平抛运动的特点(Word教参)-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册（人教版）

第3节　实验：探究平抛运动的特点 1.结合生活中的实例，理解抛体运动和平抛运动. 2.通过观察频闪照片，探究平抛运动的特点和轨迹. 3.通过实验数据，探究平抛运动的规律. 物理观念 科学探究 科学探究 知识点一　实验思路 1．实验目的 (1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹． (2)判断平抛运动的轨迹是否为抛物线． (3)根据平抛运动的轨迹求其__初速度__. 2．实验原理 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__.如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫__平抛运动__. 平抛运动可以看作竖直方向上的分运动和水平方向上的分运动的合运动，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． 3．实验方案 方案一 为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来．比如，用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置．当然也可以用别的方法记录信息，开展研究． 如图所示的是用频闪照相的方法记录的做平抛运动的小球每隔相等时间的位置图．以左边第一个小球的中心为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系，将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中． 方案二 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 在如图甲所示的实验中，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；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动．观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后．分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象． 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 在如图乙所示的装置中，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，就能得到钢球做平抛运动的轨迹． 根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分速度随时间变化的规律，设法确定“相等的时间间隔”．再看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水平分运动的规律． 知识点二　数据处理 根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，分析小球在水平方向分运动的特点．然后再按照这个办法，分析小球在竖直方向分运动的特点． 知识点三　注意事项 1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了． 2．方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直． 3．小球释放 (1)小球每次必须从斜槽上__同一__位置滚下． (2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜． 4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点． 5．初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度． 考点一　实验原理与操作 【例题1】 (1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面．下列说法正确的是________(填选项前的字母)． A．只能说明上述规律中的第①条 B．只能说明上述规律中的第②条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律 　　 甲　　　　　　　　　　　乙 (2)“探究平抛运动的特点”实验的装置如图乙所示．下列说法正确的是________. A．斜槽必须是光滑的，且末端切线调成水平 B．每次释放小球必须从斜槽同一位置由静止释放 C．将球的位置记录在坐标纸上后取下坐标纸，用直尺将所有点连成折线 D．小球运动时不应与竖直面上的坐标纸相接触 解析 (1)用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，说明A球在竖直方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，选项B正确，A、C、D错误． (2)为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需切线水平，斜槽轨道不一定需要光滑，选项A错误；为了使每次平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，选项B正确；将球的位置记录在坐标纸上后取下坐标纸，用平滑曲线连接，选项C错误；小球运动时不应与竖直面上的坐标纸相接触，防止因摩擦而改变小球的运动轨迹，选项D正确． 答案 (1)B　(2)BD 【变式1】 在“探究平抛运动规