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

上节课，我们以蜡块的运动为例，探究了怎么研究平面运动的方法。 复习回顾 1、运动的合成与分解的思想。 2、程序：位置 轨迹 位移 和 速度 生活中常见的抛体运动就是一个曲线运动，今天我们来通过实验探究物体的平抛运动的特点，即物体的速度和位移随时间的变化关系。 5.3实验：探究平抛运动的特点 核心概念 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：以一定的速度将物体沿水平方向抛出，物体只在重力的作用下的运动叫作平抛运动。 一、平抛运动： ①定义：沿水平方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫平抛运动。 ②条件：初速度水平 只受重力作用 二、平抛运动的理论分析 2.竖直方向特点： 1.水平方向特点： 初速度为零且只受重力作用 牛顿运动定律 自由落体运动 具有初速度而且不受力 牛顿运动定律 匀速直线运动 V0 G 接下来，我们开展实验：探究平抛运动的特点，是否是理论分析的这样。 学习目标 5.3实验：探究平抛运动的特点 1、学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。 2、会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线。 3、会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度 1、对比分析法 步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点 三、探究平抛运动特点 步骤 2：探究平抛运动水平方向分运动的特点 电磁铁 电磁铁 吸球开关 磁片 光电门 小球做平抛运动的实验装置 （1）先研究竖直方向，如何证明竖直方向是自由落体运动？ （2）再研究水平方向，如何证明水平方向是匀速直线运动？ 1、如何获得小球做平抛运动的轨迹？ 一、实验原理 方案一 ： 描迹法 1、如何获得小球做平抛运动的轨迹？ 一、实验原理 方案二 ： 径迹法 o x y 1、如何获得小球做平抛运动的轨迹？ 一、实验原理 v0 方案三 ： 用频闪照相机得到物体运动的轨迹 照相法 如何检验斜槽末端部分是否水平？ 若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平 问题探究1 调节木板，使重锤的吊线与平板的边线平行、与平板面平行；使小球平抛的轨道平面与板面平行且不发生碰撞 怎么判断木板面是否竖直? 问题探究2 怎么确定坐标原点O，建立直角坐标系? 把小球放在槽口末端处，用铅笔记下这时球的球心在坐标纸板上的水平投影点O，即为坐标原点(不是槽口端点)；再利用重锤线确定y轴方向和与之垂直的x轴方向. 问题探究3 问题探究 O y x A4 A3 A2 A1 M4 M3 M2 M1 y3 1、如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？ 假设轨迹是一条抛物线，则轨迹上各点应满足y=ax2 。测出轨迹上某点的坐标(x、y)，带入y=ax2中求出a，就可知道代表这个轨迹的可能关系式；再测几个点的坐标代入验证. 研究平抛运动的规律 2、怎样计算平抛物体的初速度？ 测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0 O y x v0 P（x，y） 研究平抛运动的规律 O x y h 4h 9h h 3h 5h x x x (1)在如图所示的轨迹上选取A、B、C三点，OA、AB、BC的水平距离相等，则说 明从O到A、A到B、B到C的时间相等，过A、B、C三点作水平线和y轴相交，得 出A、B、C三点的纵坐标值yA、yB、yc。 (2)如果yA∶yB∶yC＝1∶4∶9，则说明O点为抛出点，若不满足上述比例关系，则说 明O点不是抛出点。 3、判定O点是不是抛出点 研究平抛运动的规律 注意事项 1．斜槽安装 实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使 小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。 2．方木板固定 方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 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坐标纸的左 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，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5．初速度的计算 在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。 例1.在“研究平抛物体的运动”的实验中： (1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平 方向，检查方法是 。 (2)小球抛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。 (3)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和 其他操作时准确无误，只有一处失误，即是 (4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为 ， 测量值比真实值要 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 例2.图甲是“研究平抛运动”的实验装置图。 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线 。每次让小球从同一 位置由静止释放，是为了每次平抛 。 (2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度 为 m/s。 (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，通过实验，记录 了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 m/s；B点的竖直分速度为 m/s。 (1)水平　初速度相同　(2)1.6　(3)1.5　2 1．(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是(　　) A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，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所显示的平抛轨迹，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 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15帧的录像获得平抛轨迹 BD 2．如图所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。 (1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的 和 ，然后由公式 求出k的平均值。 (2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到 (填“同一”或“不同”)位置。然后分别测出小球几次飞出后的 和 ，再由公式 求出初速度的平均值。 备用视频 $$