5.3 实验探究平抛运动的特点-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修 第二册人教版（2019）

3.实验:探究平抛运动的特点 1.知道抛体运动和平抛运动,知道用运动分解的方法研究平抛运动。 2.知道平抛运动的条件及相应控制方法,会用获得位置的方法确定多个点,并会描绘平抛运动的轨迹。 3.会根据平抛运动的轨迹,研究平抛运动水平和竖直分运动的特点。 4.通过探究平抛运动特点的实验,了解科学探究中获取及处理数据的方法。 　　 同学们认真观察过被抛出物体的运动轨迹吗?如生活中被抛出的石子、斜向上喷出的水柱,运动场上抛出的铅球、篮球等的运动轨迹,这些物体的运动轨迹都是抛物线。 我们学习了直线运动的规律,曲线运动的规律没有学过,能不能想一种办法来研究抛体运动的规律呢? 　 知|识|梳|理 一、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,这时的运动叫作抛体运动。初速度沿水平方向的抛体运动叫作平抛运动。 二、实验思路 平抛运动是曲线运动,速度和位移的方向都在时刻变化。在分析平抛运动时,可以把平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个直线运动。把这两个方向上的分运动特点研究清楚了,平抛运动的规律就清楚了。 三、方案设计 1.方案一。 用频闪照相或录制视频的方法记录做平抛运动的物体经过相等时间间隔所到达的位置,获得水平方向和竖直方向的位移随时间变化的具体数据,便可以独立分析水平方向和竖直方向的运动规律。 2.方案二。 在水平和竖直两个方向上,先研究其中一个方向上的运动规律,再设法分析另外一个方向上的运动规律。 步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点。 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,做自由落体运动。若两球同时落地,则说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点。 利用如图装置,用描迹法描绘平抛运动的轨迹。根据步骤1得出平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动,其连续相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶…,若在这些相等时间内水平分运动的位移相等,则说明水平分运动为匀速直线运动。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)斜抛运动和平抛运动的加速度相同。 (√) (2)本实验的设计思路是将不易研究的曲线运动转化为两个方向的直线运动分别研究。 (√) (3)上述方案二步骤1的实验能同时说明平抛运动的水平分运动为匀速直线运动。 (×) (4)上述方案二步骤2的实验中应以抛出点为坐标原点。 (√) 2.(多选)在用斜槽做“研究平抛运动”的实验时,下列说法正确的是 (　　) A.安装斜槽和背板时,一定要注意背板是否竖直 B.安装斜槽和背板时,只需注意小球不和背板发生摩擦 C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放 D.实验的目的是描绘出小球的运动轨迹,分析平抛运动的规律 解析　安装斜槽和背板时,必须使斜槽末端切线水平和背板竖直,以确保小球水平飞出和正确画出小球的运动轨迹,A项正确,B项错误;小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下,可保证小球做平抛运动的初速度相同,C项正确;该实验通过描绘小球做平抛运动的轨迹,进而分析平抛运动的规律,D项正确。 答案　ACD 　 探究一 实验方案的设计 　　不管用频闪照相法、斜槽还是其他装置完成“探究平抛运动的特点”的实验,均要保证小球抛出时的初速度水平,且抛出后只受重力作用(空气阻力可忽略)。 【例1】　(多选)在探究平抛运动的特点时,可以选用如图所示的各种装置,则以下操作合理的是 (　　) 甲　　　　　　乙　　　　　　丙　 A.选用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动,在判断A、B两球是否同时落地时,用眼睛看比用耳朵听声音更准确 B.选用图乙装置并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹,竖直管上端A一定要低于水面 C.选用图丙装置并要获得钢球做平抛运动的轨迹,每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D.除上述装置外,还可以用数码照相机每秒拍摄15帧钢球做平抛运动的照片以获得平抛运动的运动轨迹 解析　小球下落的速度很快,运动时间很短,用眼睛看很难准确判断出小球落地的先后顺序,应听声音判断,A项错误;竖直管的上端A应低于水面,这是因为竖直管与空气相通,A处的压强始终等于大气压强,不受瓶内水面高低的影响,因此可以得到稳定的细水柱,B项正确;只有每次从同一位置由静止释放钢球,钢球做平抛运动的初速度才相同,C项错误;获得钢球做平抛运动时每秒15帧的照片就等同于做平抛运动实验时在方格纸上描点的方法,同样可以获得平抛运动的运动轨迹,D项正确。 答案　BD 【针对训练1】　(多选)如图所示,两个相同的弧形轨道M、N,上端分别装有电磁铁C、D,电磁铁E装在与轨道M最低点等高处的某一水平位置。调C、D高度,使以C、D到轨道末端的高度差相同。将小铁球P、Q、R分别吸在电磁铁C、D、E