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

学校 课型 新课 课时 1 题目 5.3实验：探究平抛运动的特点 年级 高一 学习目标 1.知道什么是抛体运动及平抛运动的条件。 2.知道常见的几种获取平抛运动轨迹的方法。 3.会根据平抛运动的轨迹探究物体的速度和位移随时间的变化关系。 基础知识 一、平抛运动 1．抛体运动 概念：以 将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受 作用的运动。 2．平抛运动 (1)概念：初速度沿 方向的抛体运动。 (2)特点 ①初速度沿 方向； ②只受 作用。 (3)运动性质： 运动，加速度为 。 二、探究平抛运动的特点 1．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。 2．实验原理 (1)物体的平抛运动可以看作是两个方向的分运动的合成，一个是水平方向的分运动，另一个是竖直方向的分运动。 (2)探究两个分运动： ①探究小球在水平方向分运动的特点； ②探究小球在竖直方向分运动的特点。 3．实验器材 (1)方案一：频闪照相机、铅笔、刻度尺、三角板。 (2)方案二：平抛实验装置、小钢球、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板。 4．实验步骤 方案一：用频闪照相的方法获得小球平抛运动轨迹 (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，用平滑的曲线将小球各位置图像的中心连接起来就得到小球平抛运动的轨迹。 方案二：先研究竖直方向的运动规律，再研究水平方向的运动规律 (1)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球被松开，自由下落，做自由落体运动，比较两球落地时间的先后。 ②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的时间和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。 (2)探究平抛运动水平分运动的特点 ①调整安装有斜槽的实验装置，使平板竖直，斜槽M的末端水平。 ②在白纸上记录下钢球平抛的起点O，作为坐标原点，记录下重垂线的方向。 ③让钢球在斜槽某高度由静止滚下，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，在白纸上记录钢球经过的多个位置。 ⑤取下白纸，用平滑的曲线把各印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 5．数据处理 方案一： (1)建立以抛出点为坐标原点，以小球水平抛出时的初速度方向为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向的直角坐标系。 (2)经过各小球的位置作x、y轴的垂线，测量相邻两照片上小球的水平位移大小可知，小球在水平方向上，相等时间内位移相等，可知小球做平抛运动时，在水平方向上的运动为匀速直线运动。 (3)在竖直方向上，连续相邻两张照片的小球中心的距离之差总是一个定值。根据照相机闪光的频率和竖直方向上连续相邻两张照片的小球中心的距离之差，用Δx＝aT2求出平抛运动的加速度，发现与当地的重力加速度非常接近，可知小球做平抛运动时，在竖直方向上的运动为自由落体运动。 方案二： (1)过记录的平抛起点作平行于重垂线方向的直线作为y轴，过平抛起点作y轴的垂线作为x轴，建立坐标系。 (2)在平抛运动轨迹的竖直坐标轴y轴上，从原点O开始向下取一个坐标值为h的点，再找到坐标值为4h、9h、…的点，因沿y轴方向小球做自由落体运动，故在y轴上相邻两点的时间间隔是相等的。 (3)过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C、…点，则这些点就是每经过相等时间物体所到达的位置。 (4)测量O点到A、B、C、…各点的水平距离，如果在误差允许的范围内，OA′＝L，OB′＝2L，OC′＝3L，…，则说明小球沿水平方向上做匀速直线运动。 6．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，若小球静止，那么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木板上的投影点。 课堂拓展 考点一 对平抛运动的理解 1. (多选)如图所示，用细线悬吊于O点的小球在竖直平面内来回摆动，若摆线突然从悬点脱落，则小球以后的运动可能是(不计空气阻力)( ) A．自由落体运动 B．平