第03讲 实验：探究平抛运动的特点（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第五章 抛体运动 5.3 实验：探究平抛运动的特点 人教版(2019)必修 第二册 Directory 目录 实验思路 01 新课引入 03 02 抛体运动和平抛运动 进行实验 04 课堂练习 05 conclusion 新课引入 01 投掷标枪 急停跳投 投掷铅球 (1)观察下面几项运动，标枪、篮球和铅球投掷出后时，运动有什么共同的特点吗？ (2)如果忽略空气阻力的影响，那么标枪、篮球和铅球的受力又有什么样的共同特点？ 观察与思考 射箭比赛 空中投递 投掷飞镖 (1)观察下面三幅突变，箭、货物和飞镖投掷出后时，运动有什么共同的特点吗？ (2)如果忽略空气阻力的影响，那么箭、货物和飞镖的受力又有什么样的共同特点？ 观察与思考 conclusion 抛体运动和平抛运动 02 1．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，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动。 2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动就叫作平抛运动。 ①条件: 初速度沿水平方向； 忽略空气阻力，只受重力。 ②性质：匀变速曲线运动 抛体运动和平抛运动 conclusion 实验思路 03 (1)平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。目前我们比较熟悉的直线运动，根据我们已经学习的运动合成与分解的知识，我们是否将平抛运动也加以分解，并且分解为两个较为简单的直线运动呢？ (2)根据平抛运动速度特点和受力特点，你认为分解为哪两个方向的分运动比较合适？ (3)根据你的判断和分析，你认为你刚刚分解的这两个方向上，物体分别做什么样的运动？ 思考与讨论 1.研究方法： (1)建立平面直角坐标系； (2)化曲为直，将运动进行分解。 2.分解方向：水平方向和竖直方向分解平抛运动 初速度 受力情况 运动情况 水平方向 竖直方向 0 G 自由落体运动 v0 不受力 匀速直线运动 3.理论猜想： 实验思路 (1)我们如何研究平抛运动的思路我们清楚了，那么我们如何在水平方向和竖直方向上去验证我们对平抛运动的猜想呢？ (2)你是否可以设计一个实验方案来实现这个目的？说一说你的实验方案和大家分享一下。 思考与讨论 conclusion 进行实验 04 方案一：频闪照相 方案一：频闪照相或视频录制 1.现象分析： (1)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__________运动。 (2)在竖直方向上，两球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__________运动。 匀速直线 自由落体 运动点迹 横坐标 纵坐标 A B C D E 方案一：频闪照相或视频录制 2.建系与数据测量： (1)以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。 (2)数据测量和记录 (1)通过测量数据是否可以验证物体所做平抛运动的轨迹是抛物线？ (2)根据平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，由x=v0t和 两个方程，是否可以推导出相应的抛物线方程？试试看，如果可以，说明了什么？ 思考与讨论 (3)根据你推导得到的平抛运动轨迹方程，结合测量数据，你是否可以求出平抛运动的初速度？ 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 方案二：描迹法 步骤1实验过程: (1)用小锤敲击弹性金属片，小球A沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被释放，做自由落体运动，观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后； (2)改变敲击弹性金属片的力度，从而改变A球的水平初速度．判断并观察比较两球落地的时间和运动轨迹； 方案二：描迹法 步骤1实验过程: (3)观察结果：可以观察到两个小球同时落地．改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，两个小球仍同时落地． (4)实验结论：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动． 实验也可以通过听两个小球落地声音来判断两个小球是否同时落地，若两个小球落地时只有一个声音，表明两个小球同时落地． 方案二：描迹法 方案二：描迹法 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 实验器材： 平抛运动实验器，小钢球，刻度尺，白纸，复写纸，2块三角板，铅笔． 方案二：描迹法 实验过程: (1)按照如图所示安装实验装置． (2)将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上． (3)调节斜槽M末端水平． (4)让钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动．钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹． (5)上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经的多个位置． (6)用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹． 方案二：描迹法 (7)根据轨迹确定水平分运动的规律． ①根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的自由落体运动规律，取“相等的时间间隔”。 根据自由落体运动的位移公式h＝gt2/2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1:3:5:…:(2n＋1)，那么我们就可以从坐标系的纵轴上选取长度分别为h,3h,5h的相邻线段，即选取纵坐标分别为h,4h,9h的三个点，如图所示． 方案二：描迹法 ②在平抛的轨迹上找出水平分运动在相邻相等的时间间隔里所到达的位置，例如O、A、B、C等点，就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移． ③相等时间内水平方向的位移在实验误差允许的范围内相等，进而确定水平分运动的规律是匀速直线运动． 方案二：描迹法 建系与数据处理： 方案二：描迹法 (1)以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。 (2)用平滑的曲线拟合平抛运动的轨迹。 (3)数据测量和记录 运动点迹 横坐标 纵坐标 A B C (1)通过测量数据是否可以验证物体所做平抛运动的轨迹是抛物线？ (2)根据平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，由x=v0t和 两个方程，是否可以推导出相应的抛物线方程？ 思考与讨论 (4)根据你推导得到的平抛运动轨迹方程，结合测量数据，你是否可以求出平抛运动的初速度？ (3)根据测量数据，请作出y与x2的图像，由画出的图像，我们是否可以判定平抛运动的轨迹是抛物线？ 注意事项： (1)为了保证实验精度，必须保证背板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面。 (2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止落下． (3)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背板上的投影点． 方案二：描迹法 误差分析： (1)安装斜槽时，其末端不水平． (2)钢球做平抛运动时受空气阻力影响． (3)钢球每次滚下的初位置不相同． (4)建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点. 方案二：描迹法 方案二：描迹法 拓展学习：用传感器和计算机研究平抛运动 conclusion 课堂练习 05 1．小明在某地利用如图甲所示的装置和频闪摄影探究平抛运动的特点。实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，图乙为某次实验的频闪照片，分析该照片，可得出的结论是（　　） A．可以计算出当地的重力加速度g B．可以计算出频闪照片的时间间隔T C．仅可判断A球在竖直方向上做自由落体运动 D．既可判断A球在竖直方向上做自由落体运动，也可判断A球在水平方向上做匀速直线运动 D 【答案】D 【详解】AB．由于图乙中没有数据，所以无法计算出频闪照片的时间间隔T，也无法计算出当地的重力加速度g，故AB错误； CD．由图可知，A球在相等时间内的水平位移相等，则可判断A球水平方向做匀速直线运动；竖直方向A球的运动和B球相同，则可判断A球沿竖直方向做自由落体运动，故C错误，D正确。 故选D。 2．如图所示，在“研究平抛运动”实验中，横挡条卡住平抛小球，小球挤压复写纸，在白纸上留下小球球心的投影点，从而得到平抛运动的轨迹，关于此实验，下列说法中正确的是（　　） A．秒表是实验必要的器材 B．斜槽轨道必须是光滑的 C．坐标原点应选小球在斜槽末端点时球心的位置 D．每次从斜槽上释放小球的位置不一定相同 C 【答案】C 【详解】A．本实验中不需要用秒表测量时间，故A错误； BD．为了确定平抛的运动轨迹，需要小球有不变的初速度，且初速度水平，故每次从斜槽上释放小球的位置必须相同，而下滑过程中轨道是否光滑对实验没有影响，故BD错误； C．实验中需用铅笔标注小球球心在白纸上的投影点，从而确定平抛运动的轨迹，故坐标原点应选小球在斜槽末端点时球心的位置，故C正确。 故选C。 3．用如图装置做“研究平抛运动”实验时，下列说法正确的是（　　） A．每次从轨道上不同位置释放小球 B．用目测判断斜槽末端切线是否水平 C．用重锤线确定轴方向 D．斜槽不是光滑的，这是实验误差的主要来源 C 【答案】C 【详解】AD．为了保证每次小球抛出时的速度相同，每次从轨道上同一位置释放小球，斜槽是否光滑，不影响实验的误差，故AD错误； B．不能通过目测确定斜槽末端是否水平，正确方法是让小球置于斜槽末端，看是否滚动，确定斜槽末端是否水平，故B错误； C．在实验中用重锤线确定y轴方向，故C正确。 故选C。 4．用图甲和图乙所示的装置探究平抛运动的特点。下列实验操作中错误的是（　　） A．用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，观察A、B两球是否同时落地 B．图乙装置中的背板必须处于竖直面内，固定时可用铅垂线检查背板是否竖直 C．若将小球放在图乙装置的斜槽末端水平部分任一位置均能保持静止，则说明斜槽末端水平 D．用图乙装置多次实验以获得钢球做平抛运动的轨迹时，可以从斜槽上任意不同位置静止释放钢球 D 【答案】D 【详解】A．用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，观察A、B两球是否同时落地，故A正确； B．图乙装置中的背板必须处于竖直面内，固定时可用铅垂线检查背板是否竖直，故B正确； C．若将小球放在图乙装置的斜槽末端水平部分任一位置均能保持静止，则说明斜槽末端水平，故C正确； D．用图乙装置多次实验以获得钢球做平抛运动的轨迹时，必须保证小球从斜槽上同一位置静止释放钢球，故D错误。 本题选错误的，故选D。 5．在做平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求。将你认为正确的选项前面的字母填在横线上（    ） A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 C．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点 D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 A 【答案】A 【详解】A．为了保证小球的初速度水平，需调节斜槽的末端切线水平，故A正确； B．为了保证小球的平抛运动初速度相等，每次应从斜槽的同一位置由静止释放小球，故B错误； C．因小球自身有大小，因此斜槽末端槽口的位置，不能作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点，应该用小球球心通过槽口末端时，球心在白纸上的垂直投影位置作为平抛运动的起点和坐标系的原点，故C错误； D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，应用平滑曲线连接记录的小球位置，作出小球的运动轨迹，故D错误。 故选A。 6．如图所示，是两个研究平抛运动的演示实验装置，对于这两个演示实验的认识，下列说法正确的是（   ） A．甲图中，两球同时落地，说明平抛小球在水平方向上做匀速运动 B．甲图中，两球同时落地，说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动 C．乙图中，两球恰能相遇，说明平抛小球在水平方向上做匀加速运动 D．乙图中，两球恰能相遇，说明平抛小球在竖直方向上做匀速直线运动 B 【答案】B 【详解】AB．让两球同时开始运动，甲图中A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球同时落地，可知A球在竖着方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，故A错误，B正确； CD．乙图中，上面球做平抛运动，下面球在水平面上做匀速直线运动，若两球相碰，说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，故CD错误。 故选B。 本节结束 谢谢观看 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42_sync_fix Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$