第五章 第三节　实验：探究平抛运动的特点（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（人教版2019）

解析：(1)以最短的时间渡江，船头要垂直江岸航行，则有 t1＝ d v1 ＝120 s； (2)以最短的位移渡江，船头要斜向上游且与岸成 53°角，则有 t2＝ d v1sin 53° ＝150 s。 答案：(1)120 s (2)150 s 12．如图所示，水面上方高度为 20 m 处有一光滑轻质定滑轮，用绳系住一只船，船离岸的水平距离为 20 3 m，岸上的人用 3 m/s 的恒定速度水平拉绳子，求： (1)开始时船的速度大小； (2)5 s 末船的速度大小。 解析：绳拉船产生了两个效果：一是滑轮与船间的绳缩短，二是绳绕滑轮顺时针转动， 因此将船的速度进行分解，如图所示。 (1)人拉绳的速度 v 人＝v 船 1cos θ1， 即 v 船 1＝ v 人 ， cos θ1 由数学知识可知，开始时船到滑轮的距离为 x1＝ （20 3）2＋202 m＝40 m， 则 cos θ1＝20 3 40 ＝ 3 ， 2 又 v 人＝3 m/s，解得 v 船 1＝2 3 m/s； (2)5 s 末船到滑轮的距离(绳长) x2＝x1－v 人 t＝40 m－(3×5) m＝25 m， 由数学知识可知，船到岸边的距离为d＝ 252－202 m＝15 m， cos θ2＝15 25 ＝0.6， 故 v 船 2＝ v 人 cos θ2 ＝5 m/s。 答案：(1)2 3 m/s (2)5 m/s 第三节 实验：探究平抛运动的特点 [实验目的]1.探究平抛运动竖直方向分运动的特点。2．探究平抛运动水平方向分运动的特点。 3．探究平抛运动的轨迹是一条什么曲线。 实验高效导学 01 步 预习新知，理清实验过程 一、两个概念 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 (1) 定义：如果抛体运动的初速度是沿水平方向的，物体所做的运动叫作平抛运动。 (2)特点：物体具有水平方向的初速度且运动过程中只受到重力的作用。 二、三个实验方案 方案一、比较法探究平抛运动的特点 1．探究平抛运动竖直方向分运动的特点(1)实验步骤 ①如图，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。 ②观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。 ③分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，记录实验现象。 (2) 数据收集与分析 通过听落地声音判断并观察两球落地的时间和位置，根据 A 球与 B 球落地时间的先后， 得出平抛运动竖直方向分运动随时间变化的规律。 (3) 实验结果分析 处于同一高度的两个小球同时落地，且 A 球飞出一段水平距离。无论 A 球的初速度多大，总是与 B 球同时落地，表明平抛运动的竖直方向分运动是自由落体运动。 2．探究平抛运动水平方向分运动的特点(1)实验步骤 ①如图，钢球在斜槽 M 中从某一高度无初速度滚下，从末端飞出后做平抛运动(实验前， 先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)。 ②钢球飞出后，落到挡板 N 上，在白纸上记录钢球所经过的位置。 ③使钢球在斜槽同一位置无初速度释放，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。 ④用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。 (2) 数据收集与分析 建立以钢球飞出点为坐标原点，以水平向右为 x 轴正方向，以竖直向下为 y 轴正方向的直角坐标系。在 y 轴上找几个点，A1，A2，A3…满足 OA1＝L，OA2＝4L，OA3＝9L…。根据 竖直方向分运动的规律 h＝1 2 gt2 可知，tOA1＝tA1A2＝tA2A3＝…，过 A1，A2，A3…作 x 轴的 平行线，与轨迹交点记为 M1，M2，M3…由 M1，M2，M3……作 y 轴的平行线交 x 轴于点 B1， B2，B3… (3) 实验结果分析 用刻度尺量取 OB1，B1B2，B2B3…的长度，在实验误差允许的范围内 OB1＝B1B2＝B2B3 ＝…则说明小球水平方向上的运动是匀速直线运动。 方案二、利用频闪照相法探究平抛运动的特点1．实验原理 数码相机每秒拍下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，便得到小球的运动轨迹，如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔 相等，只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和竖直距离，就很容易判断平抛运动 在水平方向和竖直方向的运动特点。 2. 数据处理 (1) 建立以抛出点为坐标原点，以小球水平抛出时的初速度方向为 x 轴正方向，以竖直向下为 y 轴正方向的直角坐标系。 (2) 测出相邻两帧照片中小球移动的水平距离和竖直距离。 (3) 根据水平位移和竖