5.3 实验：探究平抛运动的特点 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

5.3 实验 探究平抛运动的特点 第五章 抛体运动 人教版（2019）必修 第二册 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. 会用实验的方法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．了解科学探究中获取数据及处理数据的办法。 学习目标 1.斜向上抛出的粉笔的运动轨迹； 2.水平桌面上的小球被碰后，以一定的水平初速度离开桌面后所做的运动轨迹。 观察: 如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动。 在空气阻力可以忽略的情况下，粉笔和小球的运动都属于抛体运动。 v0 v0 导入新课 平抛运动有什么特点呢？ 思考: v0 v0 v0 竖直上抛运动 平抛运动 斜抛运动 1. 抛体运动：以一定的初速度将物体抛出，如果物体只受重力的作用，这时的运动叫做抛体运动。 一、平抛运动 ⑵性质 水平抛出的石子 沿桌面飞出的小球 水平喷出的水柱 ⑴条件 ① 初速度沿水平方向 ② 只受重力的作用 2.平抛运动：初速度方向为水平方向的抛体运动叫做平抛运动。 采用什么思路来研究平抛运动呢？ 思考 匀变速曲线运动 实例 初速度 受力情况 运动规律 水平方向 猜想： 竖直方向 猜想： 0 G 自由落体运动 v0 不受力 匀速直线运动 思路： 化曲为直—运动的分解—等效替代 二、平抛运动的研究思路 运动的分解 怎样分解平抛运动从而简化研究过程呢？ 思考： 1.通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示)； 抛出时间 T 2T 3T 4T 5T 水平位移           竖直位移           结论 水平分运动特点   竖直分运动特点   方案一：频闪照相法 球心为坐标原点 2.以抛出点为原点，建立直角坐标系； 3.通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置； 4.通过作图,测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格； 5.分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。 x4 x3 x2 x1 y x O A B C D 结论： 水平方向：匀速直线运动 经测量可知：在误差允许的范围内 x1=x2=x3=x4 已知四段水平位移所用时间皆相同 ⑴水平方向 数据处理 ①如图示数据，竖直方向满足： 3h-h=5h-3h=7h-5h 说明小球在竖直方向做什么运动呢？ ②怎样求得竖直方向加速度？ 竖直方向Δh=aT2 a=g 结论： 竖直方向：自由落体运动 ⑵竖直方向 h 5h 3h 7h y x O A B C D 9 在水平和竖直两个方向中，先研究其中一个方向的运动规律，再设法分析另外一个方向的运动规律。 你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想？ 是否需要获取物体做平抛运动的轨迹？如何获取？ 在描绘轨迹时，如何选择坐标原点和建立坐标系？ 物体的大小对描绘轨迹是否有影响？如何减小这种影响？ 思考 方案二 分方向研究平抛运动规律 1.实验器材： ⑴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。 ⑵A、B 两球同时开始运动。 注意倾听它们落地的声音。 ⑶分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象有什么变化。 2.实验步骤 探究竖直方向分运动性质 平抛竖落仪 平抛运动实验器、白纸（坐标纸）、复写纸、磁条、重锤、细线、三角板、铅笔、刻度尺。 平板安装有什么要求? 思考 如何验证平板竖直? 利用铅垂线，调节平板，使其与铅垂线平行。 要使平板竖直 探究水平方向分运动性质——描绘轨迹 1.实验器材 如何保证斜槽末端切线水平 ？ 若将小球放在斜槽末端水平轨道的任意位置都不滚动，则可认为斜槽末端水平。 如何保证每次实验v0相同？ 小球每次从相同位置释放 斜面轨道光滑与否对实验结果有影响吗？为什么？ 如何确定小球平抛的抛出点？ 原点与小球在槽末端时重心等高 (原点为平抛起点) 根据得到的实验轨迹点，如何描绘平抛运动的轨迹？ 用平滑曲线连接各轨迹点。 y O x 2.实验步骤 (2)调整木板：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)确定坐标轴：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，O 即为坐标原点，再利用铅垂线在纸上画出通过 O点的竖直线， 即 y 轴，过 O 点垂直 y 轴画出 x 轴; (1)安装调整斜槽：将描迹记录纸衬垫一张复写纸，紧贴记录面板用压纸板固定在竖直面板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端切线保持水平； O y x (4)调整接球挡板：把接球挡板拉到最上方一格的位置； (6)描绘运动轨迹：落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。 (5)确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出； O y x 再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点; 如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。 ⑵根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的规律，如何确定“相等的时间间隔”？ 3.数据处理 ⑴如何通过数据验证分运动是匀速直线运动？ 相等的时间间隔运动相同的位移。 利用自由落体运动性质，连续相同时间间隔位移比为1：3：5：7，确定“相等的时间间隔”。 在误差允许的范围内，相等的时间间隔内，水平位移相等，说明平抛运动在水平方向为匀速直线运动。 结论 ⑴保证斜槽末端的切线必须水平。 ⑷小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差。 ⑵木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触。 ⑶坐标原点不在斜槽口的末端，应在槽口上方小球球心处。 4.注意事项 O y x v0 P（x，y） 测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0 y= gt 2   思考讨论：怎样计算平抛物体的初速度？ x=v0t 水平方向上的匀速直线运动；竖直方向上的自由落体运动。 1.利用如图所示的装置研究平抛运动。为了画出一条钢球做平抛运动的轨迹，在安装调试装置和实验操作时，下列要求不必要的是 （　） A．斜槽必须是光滑的 B．记录轨迹的白纸必须在竖直平面内 C．斜槽末端的切线必须调成水平 D．钢球每次必须从斜槽上同一位置滚下 A 课堂评价 2．(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置，以下说法正确的是 (　　) A．选用装置1研究平抛运动的水平分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置2要获得稳定的细水柱显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要低于水面 C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒25帧的照片获得平抛轨迹 BD 3.三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的实验： ⑴甲同学采用如图甲所示的装置，击打金属片把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A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明__________________________________________。 ⑵乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形光滑轨道M、N，两小铁球P、Q 能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出。 实验可观察到的现象应是_______________； 仅仅改变弧形轨道M 的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________________。 平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动 发生碰撞 平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动 平抛运动水平分运动是匀速直线运动 23 o 水迹法 传感器法 创新设计：描绘轨迹 Lavf57.83.100 $$