第5章 第3节 实验：探究平抛运动的特点（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

第3节　实验：探究平抛运动的特点 (实验课—基于经典科学探究) 目 录 01 02 1 实验准备——原理、器材和装置 2 实验操作——过程、细节和反思 03 04 3 实验考法——基础、变通和创新 4 训练评价——巩固、迁移和发展 一、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。 1 实验准备——原理、器材和装置 二、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。 三、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。 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。 2 实验操作——过程、细节和反思 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1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2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．小球做平抛运动的起点记录有误。 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。 如图是小球做平抛运动的频闪照片，由照片判断实验操作错误的原因是什么？ 提示：斜槽末端没有调节水平。 [关键点反思] 考法(一)　实验基本操作 [例1]　某同学用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。 3 实验考法——基础、变通和创新 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下列说法正确的是_____。 A．小球做平抛运动时应与木板摩擦，以便画出运动轨迹 B．本实验不需要用天平测出小球的质量，也不需要配备铅垂线 C．为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平 D．以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O (2)在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力________(选填“会”或“不会”)使实验的误差增大。 [解析]　(1)小球做平抛运动时，不应使其与木板摩擦，以免影响运动的轨迹，故A错误；本实验不需要用天平测出小球的质量，但需要配备铅垂线，以便确定竖直方向，故B错误；为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平，故C正确；小球从斜槽上某位置由静止滚下，离开斜槽末端后做平抛运动，应以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O，故D正确。 (2)只要让小球每次均从斜槽上同一位置由静止滚下，小球到达斜槽末端时速度就相同，可知小球与斜槽间的摩擦力不会增大实验误差。 [答案]　(1)CD