5.3 实验：探究平抛运动的特点（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高一物理同步备课系列（人教版2019必修第二册）

第五章 人教版 高中物理必修二 第3节 实验：探究平抛 运动的特点 频闪照相法 02 描轨迹法 01 喷水法 03 总结提升 05 传感器法 04 CONTENTS 目录 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。 课堂引入 如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动。 平抛运动有什么特点呢？我们可不可以通过实验进行探究呢？ 课堂引入 思考：平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。如果我们能把这个复杂的曲线运动分解为两个相对简单的、我们比较熟悉的直线运动，或许就能找到平抛运动的特点。 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。 思路：沿竖直方向和水平方向分解。 实验思路 具体有哪些实验方案呢？ 方案一：描轨迹法 PART 01 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。 实验目的 01 1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。 2.建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具 有y=ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。 3.测出轨迹上某点的坐标x、y，据x=v0t、y= 得初速度 实验原理 02 斜槽、小球、木板、白纸（坐标纸）、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。 斜 槽 小 球 白 纸 木 板 铅垂线 铁架台 实验器材 03 1.调整木板竖直（利用重锤线） 2.调节斜槽末端水平 3.安装白纸和复写纸 4.确定坐标轴：小球在斜槽末端时，小球球心在白纸上的投影为原点 5.确定小球的释放点：同一组实验应使小球在同一位置释放 6.描绘运动轨迹：挡板在不同高度时记录小球撞击点（也可以用铅笔记录小球下落过程中的位置），用平滑的曲线连接。 实验步骤 04 实验视频 05 取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。 在竖直方向由原点（抛出点）开始连续截取四段位移OE、OF、OG、OH分别为h、4h、9h、16h。在轨迹曲线上找到相对应的位置，并在水平方向上标出对应的点，并测量四段位移OA、AB、BC、CD的长度。 结论：在误差允许范围内,四段位移近似相等，即AB=BC=CD=DE 数据处理 06 X4 X3 X2 X1 y h 5h 3h 7h x O 在平抛运动的轨迹上，竖直位移为h、3h、5h……，它们对应的四段水平位移相等。 说明：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 实验规律 07 2.图像法:建立y -x2坐标系,根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线。 1.代数计算法:将各点(如M2点)的坐标(x,y)代入y=ax2求出常数a,看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数。 判断平抛运动的轨迹是否为抛物线的方法 08 记住原点 x y x y O x y x1 x2 y1 y2 没记住原点 计算平抛运动的初速度 09 安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动。 建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确。 小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。 确定小球运动的位置时不准确,会导致误差。 量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。 误差分析 10 实验中必须调整斜槽末端的切线水平。 方木板必须处于竖直平面内。 小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 小球开始滚下的位置高度要适中,一般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。 在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。 注意事项 11 方案二：频闪照相法 PART 02 实验视频 方案三：喷水法 PART 03 o x y 水平喷出的细水柱即为平抛运动的轨迹 如图，倒置的饮料瓶内装有水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴。 实验概述 方案四：传感器法 PART 04 用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。设计原理如图所示。(请参考课本P12——拓展学习） 实验原理 01 实验视频 02 总结提升 PART 05 课堂小结 方案一：描轨迹法 方案二：频闪照相 方案三：喷水法 方案四：传感器 【练习1】（2022·北京房山·高二学业考试）跳台滑雪是一种勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。某运动员从跳