5.3 实验：探究平抛运动的特点 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

实验：探究平抛运动的特点 课前思考 你们旅游过吗？请大家回忆某次旅游经过的主要地点。 用笔将这些点连起来，就能得到简单旅游轨迹图。 平抛运动在空中一瞬即逝，优美的曲线随即成为历史，没有留下什么具体的可供操作的东西，无法研究平抛运动。 要详尽研究平抛运动的特点，必须先得到其运动轨迹！ 探究实验方案 我们如何得到平抛物体的运动轨迹？请设计实验方案。 (1)横向平抛签字笔 (2)细水柱法 (3)用相机连拍照片法 (4)增长相机曝光时间照相，得到一段轨迹的照片。 (5)过纸板小孔法。 (6)钢球过磁粉板留迹法 思考，上述方法有哪些优缺点？ 探究实验方案 (1)横向平抛签字笔法——不是平抛，除了受力还有其他力。 (2)细水柱法——如果能保证初速度水平，用数码照相机拍照， 效果可能很好。 (3)用相机连拍照片法——图像准确，但将不同图片合成一个图片需要计算机技术。 (4)增长相机曝光时间照相，得到一段轨迹的照片——方法简单，轨迹准确，但长度有限，处理不方便。 (5)过纸板小孔法——简单，方便，让小球速度垂直通过小孔可以减小误差。 (6)钢球过磁粉板留迹法——完整的轨迹，但轨迹不清楚。 平抛实验仪 实验室常用的平抛实验仪 如图所示的装置包含底部水平的斜槽、可以固定方格纸和复写纸的竖直板，以及可以上下移动的带凹槽的挡板。当小球从斜槽水平飞出后落在挡板的凹槽中时，由于小球受到凹槽的挤压会通过复写纸在方格纸上留下落点的位置。通过小球落点的位置，探究平抛运动水平方向分运动的规律。 小结 (1)好的实验设计应兼顾哪些问题？ 归纳总结：科学、安全(人身和仪器)、成功率高、 仪器简单、操作容易、误差小、效率高、可重复性强， 等等。 (2)根据不同方案的分析，结合实际，选择恰当的方案——我们用平抛实验仪。 做实验前请思考 (1)我们的研究对象是什么？如何控制其条件？ (2)如何保证每次实验轨迹相同？ (3)小球平抛的抛出点在哪？如何确定？ (4)实验中与斜面轨道不光滑有关吗？为什么？ (5)根据得到的实验轨迹点，如何描绘平抛运动的轨迹？ 实验步骤 (1)用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平。 (2)用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板。 (3)把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点 O，再利用铅垂线在纸上画出通过 O 点的竖直线。 (4)将小球从斜槽上合适的位置由静止释放，使小球的运动轨迹大致经过坐标纸的右下角。 (5)把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球运动中碰到笔尖，用铅笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法，从同一位置释放小球，在小球运动路线上描下若干点。 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？ 根据平抛运动的规律，在画出的图中y轴上由0点起 取等距离的点，再由轨迹曲线测量出各点所对应的下降 的高度，看这些高度的比值是否近似等于1：4：9：…，从而检查实验的结果误差的大小。 数据分析 (1)根据实验记录，在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。 (2)在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点，测出并计算相应物理量填入你设计的表格中。 (3)观察描出的轨迹，与你熟悉的曲线进行比较，猜想 y 与 x 的关系，作出 y-x2 图像，验证你的猜想。 实验结论 通过大量实验，我们发现平抛运动可以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。可见，平抛运动的加速度就是重力加速度，所以平抛运动是一种匀变速曲线运动。 课堂小结 这节课你学到了什么？ 平抛物体的运动规律是什么？ 能否设计更好的实验方案？ 此节课我们用到了哪些物理方法和思想？ 你还有哪些问题？ 拓展 本实验也可选用如图所示的装置，包含电磁定位板、弹射器、平抛物体(含信号源)、接球槽等。平抛物体被弹射器水平射出后，每隔相同的时间发射一次信号，电磁定位板接收信号并记录该时刻平抛物体的位置信息，通过计算机对采集到平抛物体的位置信息进行处理，即可得到平抛物体在水平方向和竖直方向分运动的规律 思考与练习 在“ 探究平抛运动的特点 ”的实验中，某同学记录了运动轨迹上的三个点 A、B、C，如图所示。以 A 点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已在图中标出。求: (1)小球做平抛运动的初速度大小； (2)小球做平抛运动的初始位置坐标。 $