5.3 实验：探究平抛运动特点 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第五章 第三节 实验：探究平抛运动的特点 一、抛体运动 观察思考:飞出的机车、击出的排球，从运动和受力情况看，有什么共同点？ ①都有一定的初速度 ②运动中都受重力和空气阻力 ③运动轨迹都是曲线 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，这时的运动叫抛体运动。 理想化处理 v0 v0 竖直上抛运动 平抛运动 斜抛运动 v0 2.平抛运动： ①定义：沿水平方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫平抛运动。 ②条件：初速度水平；只受重力作用 ③特点：由于速度方向与受力方向不在一条直线上，故平抛运动是曲线运动。 v0 G 水平抛出的石子 水平喷出的水柱 二、实验：探究平抛运动的特点 1.实验思路 思考：平抛运动是曲线运动，那么我们应该采取什么样的方法来研究平抛运动呢？ 化曲为直—运动的分解—等效替代 Q1:平抛运动可以分解为哪两个方向的运动？ Q2:水平方向和竖直方向分运动分别是什么样的运动？ 将平抛运动沿竖直方向和水平方向分解 2.实验方案 方案一：频闪照相(或视频录制)的方法 【实验步骤】 1.让小球从水平桌面上飞出,在小球后面放置带方格的黑板作为背景. 2.用频闪照相或者录制视频的方法,记录物体在不同时刻的位置. 3.以抛出点为坐标原点,以初速度方向为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,建立直角坐标系,记录小球的水平位移和竖直位移. 4.记录需要测量的数据,小球其他位置中心依次为A、B、C、D、E……,过A、B、C、D、E……点分别作x、y轴的垂线,在x、y轴上测量OA、OB、OC、OD、OE……之间的距离,记为xOA、yOA等,建立表格.   OA OB OC OD OE …… t T 2T 3T 4T 5T …… x/mm             y/mm               5.判断水平方向和竖直方向分别做什么运动. (1)在误差允许的范围内,若xOA=xAB=xBC=xCD=xDE,则表明平抛运动的水平分运动为匀速直线运动. (2)在误差允许的范围内,若yDE-yCD=yCD-yBC=yBC-yAB=yAB-yOA,则根据(yDE+yCD)-(yBC+yAB)=4aT2,T为频闪周期,可得加速度a;若a=g(重力加速度),且yOA∶yAB∶yBC∶yCD∶yDE=1∶3∶5∶7∶9,则表明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动. 【注意事项】 1.保证相机静止不动. 2.拍摄时光源用高效节能灯或更大功率的白炽灯. 3.背景和小球之间的反差要大. 方案二：利用平抛竖落仪和斜槽探究平抛运动 在探究平抛运动时,先研究竖直方向的运动规律,再研究水平方向的运动规律. (一)探究平抛运动竖直分运动的特点 1.把两个等大的金属小球放置在图中装置上. 2.用小锤击打弹性金属片,观察两球的运动轨迹, 比较它们落地时间的先后. 3.分别改变小球距离地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验,比较它们落地时间的先后. 4.若两小球总是同时落地,则表明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动. (二)探究平抛运动水平分运动的特点 1.将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上. 2.按照图5-3-4所示安装实验装置,使斜槽M末端水平. 3.把斜槽末端上钢球球心位置投影在白纸上O点. 4.使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,上下调 节装置中的倾斜挡板N,使钢球落到上面,钢球挤 压复写纸,在白纸上留下印迹. 5.上下调节挡板N,重复步骤4,在白纸上记录钢球 所经过的多个位置. 6.用平滑曲线把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹. 7.以O点为坐标原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立平面直角坐标系. 8.在钢球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式y=gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值.   A B C D E F x/mm             y/mm             v0=x/(m·s-1)             v0的平均值/(m·s-1)   【误差分析】 1.斜槽末端没有调水平时,钢球离开斜槽后不做平抛运动,则会造成误差. 2.确定钢球运动经过的位置时不准确,则会造成误差. 3.测量轨迹上各点坐标时不准确,则会造成误差. 【注意事项】 1.平板必须处于竖直平面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直. 2.钢球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下. 3.坐标原点不是槽口的端点,应是钢球在槽口时球心在平板上的投影点. 4.钢球开始滚下的位置高度要适中,以使钢球做平抛运动