5.3 实验：探究平抛运动的特点（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（人教版2019 江苏专版）

第3节　实验：探究平抛运动的特点 一、本版教材实验理清楚 实验目的 1．用实验方法描出平抛运动的轨迹。 2．探究平抛运动竖直方向和水平方向分运动的特点。 实验原理 用频闪照相的方法或研究平抛运动的实验装置得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，根据各点坐标数据研究小球在水平方向和竖直方向的运动规律。 实验器材 频闪照相机、小钢球、平抛实验装置、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板等。 实验设计与实验步骤 方案(一)　频闪照相法探究平抛运动的特点 1．安装斜槽轨道，使其末端保持水平。 2．将小球从斜槽上适当位置由静止释放，用频闪照相机记录下小球在不同时刻的位置，如图甲所示。 3．选频闪照片的第一小球球心为原点建立平面直角坐标系，测量出每个小球(或每3个取1个球)的球心相对应的x轴坐标和y轴坐标，如图乙所示。 4．根据频闪照相的特点，若频闪周期为T，每相邻两球的时间间隔相等，都是T，则图中OA、AB、BC的时间间隔就是3T。 将所测的数据填入表格，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。   O A B C x轴坐标 0 x1 x2 x3 y轴坐标 0 y1 y2 y3 方案(二)　分步法探究平抛运动的特点 第一步　探究平抛运动竖直分运动的特点 1．如图所示的实验装置，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，比较两球落地时间的先后。 2．分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，从而改变小 球下落时间和A球平抛的初速度，比较两球落地时间的先后。 3．结论：两球总是同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 第二步　探究平抛运动水平分运动的特点 1．如图所示，调整安装有斜槽的实验装置，使平板竖直，实验 前，先将一张白纸和复写纸固定在平板上，斜槽M的末端水平。 2．在白纸上记录下小钢球平抛的起点O，作为坐标原点，记录下 重垂线的方向。 3．让小钢球在斜槽某高度由静止滚下，小钢球平抛后，落在倾斜挡板N上后，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 4．上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录小钢球所经过的多个位置。 误差分析 1．斜槽末端没有调整至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。 2．小球平抛的起点记录有误。 3．小球运动轨迹连接不准确。 4．间隔测量不准确。 注意事项 1．斜槽调整 实验中必须调整斜槽末端的切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若没有明显的运动倾向，斜槽末端的切线就水平了。 2．平板固定 平板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查平板是否竖直。 3．小球释放 (1)小球每次必须从斜槽上同一位置自由滚下。 (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白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，应是小球出槽口时球心在平板上的投影点。 二、他版教材实验多融通 (一)鲁科版教材实验方案　 [差异解读] 1．实验目的的不同 用图中仪器验证平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动。 2．实验器材的不同 两个相同的斜槽，保证两球到达斜槽末端速度相同。 3．实验原理的不同 通过实验发现做平抛运动的小球P与水平方向做匀速直线运动的小球Q同时到达E点且相碰，说明做平抛运动的小球P在水平方向的运动与小球Q的运动相同。 (二)粤教版教材实验方案 [差异解读] [差异解读] 1．实验原理的不同 切断电源，使电磁铁C、D同时释放小球，使小球以相同的速度沿水平方向射出，同时碰撞开关S切断电磁铁E的电源，使钢球自由下落。根据小球相碰情况，分析平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。 2．实验器材的改进 通过加装了电磁铁E，可在同一实验装置上探究平抛运动在水平方向和竖直方向运动的特点。 [典例1]　(2022·浙江1月选考)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图1所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。 实验基本操作 实验操作的三点提醒 (1)保证斜槽轨道末端切线水平。 (2)保证钢球每次从同一位置由静止释放。 (3)实验过程中背板上的白纸不能移动，且钢球在运动过程中与背板上的白纸不能接触。　　 [典例2]　在做“探究平抛运动的特点”的实验时： (1)钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________这一器材来确定的。 (2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，由轨迹可知，竖直距离