第一章 3.探究平抛运动的特点-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（教科版2019）

3．探究平抛运动的特点 　　　　 第一章　抛体运动 1．知道什么是平拋运动。 2．通过实验，掌握平抛运动轨迹的获取过程和方法。 素养目标 探究过程 梳理要点 1 合作交流 应用拓展 2 课时测评 3 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 1 探究过程 梳理要点 返回 一、实验目的 描绘物体做平拋运动的轨迹。 二、实验原理 1．什么是平抛运动 (1)定义：物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气的阻力，物体只在重力作用下所做的运动。 (2)条件 ①初速度沿水平方向。 ②只受重力作用。 2．描绘平拋运动轨迹的方法 用研究平抛运动的实验仪器得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系。 三、实验器材 如图所示的装置是实验室中常见的用来描绘平拋运动轨迹的仪器。 四、实验步骤 1．将实验装置置于桌面，调节调平螺丝，观察重垂线，使面板处于竖直平面内，卡好定位板。装好平拋轨道，使轨道的拋射端处于水平位置。 2．在描迹记录纸后衬垫一张复写纸或打字蜡纸，并用压纸板将它们贴紧固定在面板上。使横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下，并注意使坐标原点的位置在平拋物体(钢球)的中心离开轨道处。 3．把接球挡板置于最上方一格。 4．将定位板在某一位置固定好。钢球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平拋出。下落的钢球打在接球挡板上，由于挡板平面向记录面板倾斜，小球将挤压记录纸，留下一个迹点。 5．将接球挡板向下移动一格，重复上述操作方法，得到第二个印迹点，如此继续下移接球挡板，直至最低点，即可得到平拋的钢球下落时的一系列迹点。 6．改变定位板的位置，即可改变钢球平拋的初速度，重复上述实验操作步骤，便可获得另一系列迹点。 五、数据处理与分析 取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平拋运动的小钢球的轨迹图线。 六、误差分析 1．轨道的抛射端没有调整至水平，小球离开轨道后不做平抛运动。 2．小球平抛的起点记录有误。 3．小球运动轨迹连接不准确。 4．接球挡板放置位置不准确。 七、注意事项 1．应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近但不接触坐标纸。 2．小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小钢球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度拋出，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。 3．坐标原点(小钢球做平拋运动的起点)不是槽口的端点，应是小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点。 返回 合作交流 应用拓展 返回 一、教材原型实验 在“研究平拋运动”的实验中： (1)图甲是利用横挡条卡住平拋小球，用铅笔标注小球最高点，确定平拋运动轨迹，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的 A．球心 B．球的上端 C．球的下端 例1 √ 因为用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹，坐标原点应选小球的上端，故选B。 (2)在此实验中，下列说法正确的是 A．斜槽轨道必须光滑 B．记录的点应适当多一点 C．用光滑曲线把所有的点连接起来 D．y轴的方向根据重垂线确定 √ √ 实验过程中，斜槽不一定光滑，只要能够保证从同一位置由静止释放，即使轨道粗糙，摩擦力做功是相同的，离开斜槽末端的速度就是一样的，故A错误；记录点应适当多一些，用平滑的曲线将描点连接起来，让尽可能多的点均匀分布在平滑曲线两侧，故B正确，C错误；y轴必须是竖直方向，即用重垂线确定，故D正确。 (3)图乙是利用图甲装置拍摄小球做平拋运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是 A．释放小球时初速度不为0 B．释放小球的初始位置不同 C．斜槽末端切线不水平 √ 由题图乙可知物体做斜上抛运动，所以斜槽末端切线不水平，故选C。 在利用斜槽轨道做“探究平抛运动的特点”的实验时，让钢球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出钢球做平抛运动的轨迹。 (1)除了木板、钢球、斜槽、铅笔、图钉之外。下列器材中还需要的是 A．游标卡尺 B．秒表 C．坐标纸 D．天平 E．弹簧测力计 F．重垂线 例2 √ √ 实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘钢球的运动轨迹，需要利用重垂线确定竖直方向，故C、F正确。 (2)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______。每次让钢球从同一位置由静止释放，是为了保证每次平抛的________相同。 水平 初速度 只有斜槽的末端保持切线水平，钢球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动；每次从同一位置由静止释放钢球，是为了使钢球具有相同的初速度。 (3)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是 A．钢球运动时不能与背板上的白纸(或方格纸)相接触 B．用直尺将记录的点连成折线 C．用平滑的曲线将记录的点连接起来 D．记录钢球位置用的挡板每次必须严格地等距离下降 √ √ 钢球在运动过程中与背板上的白纸相接触会改变它的运动轨迹，使其不再是平抛运动，故A正确；应将描出的点用平滑的曲线连接起来，故B错误，C正确；应用描点法得到平抛运动的轨迹时，挡板下降的距离可以不是等间距的，故D错误。 针对练．在“研究平拋物体的运动”的实验中： (1)小球拋出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的。 重垂线 用重垂线来确定竖直线最准确。 (2)某同学建立的直角坐标系如图所示，如果他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是__________________________________ ____________________。 坐标原点应该是小球在槽口时球心在 白纸上的水平投影点 描绘小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平拋起点的球心位置，即小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。 二、拓展创新实验 某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如图甲所示。A是一块水平木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(甲图中的P0P0′、P1P1′…)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上，实验时依次将B插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示。 例3 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到__________________为止。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了________________________________。 斜轨末端切线水平 保证小球每次射出时的初速度相同 小球每次离开斜轨后，应做轨迹相同的平抛运动，所以实验前要反复调节实验装置，使斜轨末端切线水平。每次从同一位置由静止释放小球，是为了使小球每次运动的初速度相同。 (2)每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了_________________________ ____________。 使板上的x坐标能表示小球 的水平位移 每次B板插入后一槽中会使小球的水平位移增加d，所以每次将B板向纸面内侧平移d，就可以对应水平位移的变化，使B板上的x坐标能表示水平位置的变化。 (3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。 用平滑曲线连接各点，可得轨迹如图所示。 针对练．如图是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确 的是 √ 题图A中，随着水面不断下降，出水管上端处压强不断降低，出水速度不断减小，不符合题意。题图B中，插入瓶中的直管使得该管上端处的压强与外界气压相等，则两管上端处的压强差恒定，保证液面下降到直管上端处的一段时间内，可以得到稳定的细水柱，符合题意。题图C中，直管上端在水面上方，则水面上方与外界气压相等，因而随着水面不断下降，出水管上端处压强不断降低，出水速度不断减小，不符合题意。 返回 课 时 测 评 返回 1．关于平抛运动，下列说法正确的是 A．平抛运动是匀速运动 B．平抛运动是加速度不断变化的运动 C．平抛运动是匀变速曲线运动 D．做平抛运动的物体落地时速度方向可能是竖直向下的 √ 做平抛运动的物体只受重力的作用，加速度始终为重力加速度，其运动性质是匀变速曲线运动，落地时速度方向和加速度方向不可能在同一直线上，故C正确，A、B、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 2．(多选)研究平拋运动，下面哪些做法可以减小实验误差 A．使用密度大、体积小的钢球 B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 C．实验时，让小钢球每次都从同一位置由静止开始滚下 D．使斜槽末端切线保持水平 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 1 研究平拋运动时，钢球体积越小，所受空气阻力越小，记录小钢球通过的位置越准确，A正确；小钢球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，钢球与斜槽间的摩擦不变，可保证钢球做平拋运动的初速度不变，钢球和斜槽间的摩擦只改变了初速度的大小，不会造成误差，B错误，C正确；实验时必须使斜槽末端的切线水平，以确保小钢球水平飞出做平拋运动，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 3．用如图所示装置做研究平拋运动的实验时，下列说法正确的是 A．用重锤确定y轴方向 B．用目测判断斜槽末端切线是否水平 C．每次从轨道上不同位置释放小球 D．斜槽不是光滑的，这是实验误差的主要来源 2 3 4 5 6 7 8 1 重力的方向竖直向下，因此可以用重锤确定 y轴的方向，故A正确；目测判断斜槽末端切 线是否水平不准确，应将小球置于斜槽末端， 观察是否静止，故B错误；为了保证小球做平 抛运动的初速度相等，每次从斜槽同一位置由 静止释放小球，故C错误；斜槽的摩擦力不影 响实验的结果，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 4．在做“研究平拋运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，下列图中坐标的固定情况与斜槽末端的关系正确的是 斜槽末端应水平且与坐标纸的方格横线平行，坐标纸应固定在木板的左上角，坐标原点应与小球球心在斜槽末端静止时在木板上的投影重合，故选项C正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 √ 5．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置，以下说法合理 的是 A．选用装置1研究平抛物体竖 直分运动，只能用眼睛看A、B 两球是否同时落地 B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B不一定要水平 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的照片获得平抛轨迹 2 3 4 5 6 7 8 1 选用装置1研究平抛运动是 用此装置来验证平抛运动在 竖直方向上做自由落体运动， 要用耳听A、B球是否同时落 地，故A错误；装置2中弯管流出的水近似做平抛运动，因此要求弯管末端一定要水平，故B错误；利用装置3研究平抛运动轨迹，要使钢球每次的运动轨迹相同，则要使平抛运动的初速度相同，应每次从斜槽上同一位置由静止释放钢球，故C错误；研究平抛运动时，也可以用数码相机对做平抛运动的钢球照相，通过频闪照片来研究，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 6．(10分)在做“研究平拋物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平拋运动的轨迹，并求出平拋运动初速度，实验装置如图所示。 (1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查斜槽末端是否水平，请简述你的检查方法：______________________________________ __________________________。 检查斜槽末端切线是否水平，将小球放在 槽的末端看小球能否静止 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)关于这个实验，以下说法正确的是 A．小球释放的初始位置越高越好 B．每次小球要从同一高度由静止释放 C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D．小球在平拋运动时要靠近但不接触木板 √ √ √ 2 3 4 5 6 7 8 1 小球释放的初位置不是越高越好，因为越高，平抛运动的初速度越大，容易飞出白纸的范围，故A错误；为了保证小球平抛运动的初速度大小相等，每次小球要从同一高度由静止释放，故B正确；小球平抛运动的平面在竖直面内，实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直，故C正确；小球平抛运动要靠近但不能接触木板，若接触木板会因为摩擦改变运动的轨迹，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 7．(10分)在“探究平拋运动”的实验中，可以描绘出小球平拋运动的轨迹，实验简要步骤如下： A．让小球多次从______ 位置自由滚下，记下小球 碰到铅笔笔尖的一系列位置。 B．按图安装好器材，注意______________，记下平拋初位置O点和过O点的竖直线。 C．取下白纸，以O点为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平拋运动物体的轨迹。 完成上述步骤，正确的实验顺序是______。 同一 斜槽末端水平 BAC 2 3 4 5 6 7 8 1 安装器材时，应使斜槽末端水平，以保证小球做平拋运动。实验中，每次小球应从同一位置下落，以保证每次的运动轨迹都相同。按照组装器材，进行实验，数据处理的操作顺序，可知上述实验步骤的合理顺序是BAC。 2 3 4 5 6 7 8 1 8．(10分)在“探究平抛运动特点”的实验中。 (1)小袁用图1所示的装置来探究平抛运动竖直分运动的特点。实验时用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被释放，自由下落，A、B两球同时开始运动。下列说法中正确的是 A．两球的体积、材料和质量可以任意选择，对实验结果没有影响 B．改变小锤击打的力度，可以改变A球在空中的运动时间 C．如果两球总是同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分 运动是自由落体运动 D．通过该实验装置也能研究平抛运动的水平分运动特点 √ 2 3 4 5 6 7 8 1 两球的体积、材料和质量的选择不同，受到阻力大小不同，对实验结果有影响，故A错误；改变小锤击打的力度，可以改变A球的水平初速度大小，不能改变A球在空中运动的时间，故B错误；小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落，两球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，不能得出水平方向上的运动规律，故C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)为继续探究平抛运动水平分运动的特点，小袁用图2所示装置研究平抛运动。在下面的步骤中填入正确的操作。 a．按图安装好器材，注意斜槽末端__________，确定斜槽末端钢球球心O为坐标原点，利用________确定竖直线。 切线水平 重垂线 2 3 4 5 6 7 8 1 b．让钢球沿斜槽轨道滚下后从末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，让钢球多次从______位置滚下，白纸上将留下一系列痕迹点。 c．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹，如图3所示。 同一 2 3 4 5 6 7 8 1 a.按图安装好器材，注意斜槽末端切线水平，确定斜槽末端钢球球心O为坐标原点，利用重垂线确定竖直线。 b.让钢球沿斜槽轨道滚下后从末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。 移动挡板，重新释放钢球，如此重复，让钢球多次从同一位置滚下，白纸上将留下一系列痕迹点。 2 3 4 5 6 7 8 1 (3)在轨迹上取A、B、C三点，根据竖直方向分运动的特点，若OA1∶OB1∶OC1＝_________，则表示相邻两点之间对应的时间间隔相同。在此基础上，满足__________________条件时，可说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。 1∶4∶9 OA2＝A2B2＝B2C2 2 3 4 5 6 7 8 1 小球在竖直方向做自由落体运动，若OA1∶A1B1∶B1C1＝1∶3∶5，即OA1∶OB1∶OC1＝1∶4∶9，则表示相邻两点之间对应的时间间隔相同。在此基础上，满足OA2＝A2B2＝B2C2可说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。 返回 2 3 4 5 6 7 8 1 谢 谢 观 看 ！ 第一章　 　抛体运动 2 3 4 5 6 7 8 1 $$