第五章 第3节 实验：探究平抛运动的特点（教师WORD）-2021-2022学年高一物理人教版必修第二册【创新设计】同步学考笔记

第3节　实验：探究平抛运动的特点 【学习目标要求】　1.会用实验的方法探究平抛运动的两个分运动。2.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。3.通过实验，掌握平抛运动轨迹的获取过程和数据处理方法。 一、抛体运动和平抛运动 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，物体只受重力作用的运动。 2.平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。 3.平抛运动的特点 (1)初速度沿水平方向； (2)只受重力作用。 二、实验思路 1.思路：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。 2.平抛运动的分解方法 由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，可尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。 三、进行实验 1.探究平抛运动竖直分运动的特点 (1)实验 按图示装置进行实验，小钢球A、B位于相同高度处，用小锤击打弹性金属片后，小钢球A沿水平方向抛出，做平抛运动；同时小钢球B被释放，自由下落，做自由落体运动。 (2)分析 从这个实验看，不管两个小钢球距地面的高度为多大，或小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，即做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 (3)结论 做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。 2.探究平抛运动水平分运动的特点 (1)实验 在图示的实验装置中，两个相同的弧形轨道M、N，上端分别装有电磁铁C、D；调节C、D的高度，使AC＝BD。将小铁球P、Q分别吸在C、D上，然后切断电源，使球以相同的初速度v0分别同时从M、N的末端水平射出，其中与轨道N相切的水平面光滑。 实验发现两铁球在P球落地时相遇。只增大或减小轨道M的高度再进行实验，结果两铁球总是在P球落地时相遇。 (2)分析 只改变轨道M的高度，相当于只改变P球做平抛运动的竖直高度，发现P、Q两球总是在P球落地时相遇，即P球在水平方向上的运动总是和在水平面上做匀速直线运动的Q球有完全相同的运动情况。 (3)结论 做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动；平抛运动的各分运动具有独立性。 四、其他方案 1.频闪照相法 (1)实验现象： 利用频闪照相机得到物体做平抛运动与自由落体运动对比的频闪照片如图所示。 (2)现象分析 ①在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动。 ②在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动。 (3)理论分析 ①水平方向：初速度为v0，物体不受力，即Fx＝0，物体由于惯性而做匀速直线运动。 ②竖直方向：初速度为零，物体受重力作用，即Fy＝mg，a＝g，物体做自由落体运动。 2.描迹法 探究1　实验操作和误差分析 【例1】 (1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________(填字母)。 A.秒表 B.天平 C.弹簧测力计 D.重垂线 E.刻度尺 (2)实验中，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项是________。 A.通过调节使斜槽的末端保持水平 B.每次释放小球的位置可以不同 C.每次必须由静止释放小球 D.小球运动时可以与木板上的白纸(或方格纸)相接触 E.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 (3)如图为某次实验中作出的平抛运动的轨迹，O为平抛的起点，则此次实验的水平初速度大小为________ m/s(g取9.8 m/s2)。 答案　(1)DE　(2)AC　(3)1.6 解析　(1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重垂线、刻度尺。 (2)为了保证小球的初速度水平，应使斜槽轨道末端切线水平，A正确；为了保证每次释放小球做平抛运动的初速度相等，应每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，B错误，C正确；小球运动时不可以与木板上的白纸(或方格纸)相接触，接触时小球受摩擦力，则小球不是做平抛运动，D错误；将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑的曲线，E错误。 (3)因为O为平抛的起点，根据h＝gt2 解得t＝0.2 s 根据x＝v0t 解得v0＝1.6 m/s。 【针对训练1】 (2021·山东临沂十八中高一月考)利用实验室的斜槽等器材研究平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置由静止滚下，要想得到钢球在空中做平抛运动的轨迹就得设法用铅笔描出小球经过的位置(每次使用铅笔记下小球球心在木板上的水平投影点O)。通过多次实验，把在竖直白纸上记录的钢球的多个位置，用平滑曲线连起来