第一章 第三节 第1课时 探究平抛运动-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

第三节　平抛运动 第1课时　探究平抛运动 一、探究平抛运动 1．平抛运动：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，仅在重力作用下物体所做的运动． 2．与自由落体运动相似，平抛运动同样是一个忽略了空气阻力的理想化模型．这体现了物理学解决问题时抓住主要因素、忽略次要因素的研究思想． 二、探究思路 1．思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动． 2．平抛运动分解的理论依据 (1)水平方向：物体是沿着水平方向抛出的，水平方向不受力，根据牛顿第一定律可知，水平方向分运动是匀速直线运动． (2)竖直方向：竖直方向的初速度为零，只受重力，竖直方向的分运动是自由落体运动． (3)分解方法：分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动进行探究验证． 三、进行实验 　在轨道A出口处有一个碰撞开关S，可从轨道A射出的钢球做平抛运动．从轨道B射出的钢球做匀速直线运动，从电磁铁E处释放的钢球做自由落体运动． 1．探究平抛运动水平方向分运动的特点 (1)实验：使电磁铁C和D分别相对各轨道自轨道出口水平线处于相同高度．把两个钢球分别吸在电磁铁C、D上．切断平抛运动实验器电源，使两个钢球以相同的初速度同时水平射出．实验发现两球发生碰撞．改变电磁铁C、D与各自轨道出口水平线的相对高度，并确保高度相等，发现两球总是发生碰撞． (2)分析：改变电磁铁C、D与各自轨道出口水平线的相对高度，即改变两球水平射出的速度．确保释放高度相等，即确保两球水平速度相等．两个钢球最终总是发生碰撞，表明两球水平方向做了相同的运动． (3)结论：平抛运动的钢球在水平方向上的分运动是匀速直线运动． 2．研究平抛运动竖直方向分运动的特点 (1)把两个钢球分别吸在电磁铁C、E上，并确保电磁铁E上的钢球与轨道A出口处于同一高度．释放轨道A的钢球．钢球在水平出口处碰撞开关S，切断电磁铁E的电源，使钢球从电磁铁E处释放．实验发现两球发生碰撞．改变电磁铁E的位置，让其从N向M移动．多次重复以上步骤，发现两球总是发生碰撞． (2)分析：改变电磁铁E的位置，即改变水平方向的位移，进而改变了运动时间，两球总是相遇，表明两球竖直方向做了相同的运动． (3)结论：平抛运动的钢球在竖直方向上的分运动是自由落体运动，平抛的各分运动具有独立性． 四、探究平抛运动特点的其他方法 1．频闪照片法 (1)实验现象：利用频闪照相机得到物体做平抛运动与自由落体运动对比的频闪照片如图所示． (2)现象分析： ①在竖直方向上，两种运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动； ②在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动． (3)理论分析： ①水平方向：初速度为v0，物体不受力，即Fx＝0，物体由于惯性而做匀速直线运动． ②竖直方向：初速度为零，物体仅受重力作用，即Fy＝mg，a＝g，物体做自由落体运动． 2.描迹法 　实验原理与操作 　某学习小组用实验探究“平抛运动规律”． (1)甲同学采用如图1所示的装置．用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_____________________________________ __________________________________________________________________. (2)乙同学采用如图2所示的装置．用两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与光滑水平面相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使AC＝BD，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道M、N的下端射出．实验可观察到的现象应是________；保持AC＝BD，仅仅改变弧形轨道M在竖直方向的位置，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________________________________________________________________________． (3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图3所示的“小球做平抛运动”的照片．图中每个小方格的边长为2.5 cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平抛运动的起点；该小球平抛运动的初速度大小为________m/s.(g取10 m/s2) 【解析】　(1)在打击金属片时，A小球做平抛运动，B小球同时做自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动． (2)P、Q二球相碰；让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度．小球P做平抛运动，小