5.3实验：探究平抛运动特点（课件）-【教学无忧】2024-2025学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第二册）

人教版（2019）高一年级物理必修2同步备课系列 5.3 实验：研究平抛运动规律 1 目录 抛体运动和平抛运动 1 实验思路 2 进行实验 3 2 新课引入 观察下面几项运动，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？ 问题： 3 抛体运动和平抛运动 PART 1 4 01. 抛体运动和平抛运动 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 v0 v0 v0 竖直上抛运动 平抛运动 斜抛运动 如何用实验来研究平抛运动的特点？ 5 实验思路 PART 2 6 01.思考与讨论 用已知知识解决新问题是我们常用的办法，对于运动，我们比较熟悉的是直线运动，能否用直线运动的方法分析平抛运动呢？ 运动的分解 水平方向分运动 竖直方向分运动 v0 G 你认为在这两个方向上，物体分别做什么样的运动？ 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 7 02.实验思路 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？ （1）利用水平方向做匀速直线运动的物体和竖直方向做自由落体的物体对比研究 （2）用不同想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来，根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，分析小球在水平方向分运动的特点。然后再按照这个办法，分析小球在竖直方向分运动的特点 8 进行实验 PART 3 9 02.方案设计 方案一：分方向研究平抛运动 步骤1：探究平抛运动水平分运动的特点 10 02.方案设计 方案一：分方向研究平抛运动 步骤2：探究平抛运动竖直分运动的特点 11 02.方案设计 方案二：描迹法 想办法描绘出物体做平抛运动的轨迹，再根据轨迹进行分析。 法一：频闪照相或视频录制 法二：用传感器和计算机可描出做平抛运动的物体的轨迹 12 02.方案设计 方案二：描迹法 法三：用平抛演示仪描轨迹 斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。 1、实验器材 13 02.方案设计 方案二：描迹法 法三：用平抛演示仪描轨迹 （1）安装调整斜槽： 可用平衡法调整斜槽末端水平:即将小球轻放在斜槽平直部分的末端附近，调整斜槽，若小球能在平直轨道上水平部分任意位置静止，就表明斜槽末端已调水平。 安装斜槽有何要求？为什么这样要求？ 2.实验步骤 再用小磁铁把白纸、复写纸固定在背板上。 斜槽末端切线水平 14 02.方案设计 方案二：描迹法 法三：用平抛演示仪描轨迹 （2）调整背板：用悬挂在槽口的重垂线把背板调整到竖直方向，即利用重垂线，调节背板，使其与重垂线平行，这样就保证背板平面与小球下落的竖直面平行，然后把重垂线方向记录到固定在背板的白纸上。 （3）确定坐标原点O： 把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，O即为坐标原点。 怎样确定坐标原点？ 15 02.方案设计 方案二：描迹法 法三：用平抛演示仪描轨迹 （4）描绘运动轨迹： ①调整接球挡板：把接球挡板拉到最上方一格的位置； ②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； ③获取印迹点：落的钢球打在向背板倾斜的接球挡板上，同时在背板上留下一个印迹点。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。 需保证小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下。 小球每次的释放位置与状态是否相同？ 16 02.方案设计 方案二：描迹法 法三：用平抛演示仪描轨迹 17 03.数据处理 1、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在 x 轴上作出几个等距离的点 A1、 A2 、 A3 、…，把线段 OA1 的长度记为 l，则 OA2 ＝ 2l，OA3＝ 3l，由 A1 、 A2、A3、…向下作垂线，与轨迹的交点记为 M1、M2 、 M3 ….。如果轨迹的确是一条抛物线，M1、M2 、M3….各点的 y 坐标与 x 坐标间应有 y = ax2 的形式（a是一个待定的常量） A1 A2 A3 M1 M2 M3 O x y1 y y3 y2 18 03.数据处理 2、计算平抛物体的初速度 在轨迹曲线上任取几点A、B、C 用刻度尺测各点的坐标x和y 根据平抛运动的规律 求初速度的平均值 x1 x2 x3 思考1：斜槽是粗糙的，对实验结果是否有影响。 19 03.数据处理 2．计算平抛物体的初速度 在轨迹曲线上任取几点A、B、C 用刻度尺测各点的坐标x和y 根据平抛运动的规律 求初速度的平均值 x1 x2 x3 思考2：实验操作时，忘了记录坐标原点，能否计算物体的初速度。 （已知抛出点O） 20 03.数据处理 2.计算平抛物体的初速度 在轨迹曲线上取几点A、B、C，使他们的水平间距x 相等。 用刻度尺测各点的坐标y 根据平抛运动的规律 （不确定抛出点O） ——各点的时间间隔T相等 x x x A B C 21 04.误差分析与注意事项 哪些因素会导致该实验有误差？ (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. O O′ 球心是小球实际平抛的起点 该实验有那些注意事项？ (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． 22 巩固提升 PART 4 23 01. 课堂小结 实验目的 1. 用实验的方法描出平抛运动的轨迹，并判断其轨迹是否为抛物线； 2. 根据平抛运动的轨迹求其初速度。 1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。 2.建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具 有y=ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。 3.测出轨迹上某点的坐标x、y，据x=v0t、y= 得初速度 实验 原理 探究平抛运动的特点 平抛：物体以一定的初速度沿水平方向抛出，只受重力作用的 曲线运动。 24 02. 课堂练习 1. (2022·广州市高一期末)如图所示是某小组制作的研究平抛运动的实验装置，在竖直板上不同高度处固定两个完全相同的圆弧轨道，轨道的末端水平，在它们相同的位置上各安装一个电磁铁， 两个电磁铁由同一个开关1控制，在上轨道末端O点同一高度处固定第三块电磁铁，并通过O点处的开关2控制。通电后，三块电磁铁分别吸住三个相同的小铁球A、B、C。断开开关1，A、B两个小铁球同时开始运动，当A小球运动到斜槽末端O点处时，触动开关2，C小球开始做自由落体运动，同时A小球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，三个小球恰好在P点相遇。 25 02. 课堂练习 (1)球A、B在P点相遇，说明平抛运动在水平方向是__________运动； 匀速直线 (2)球A、C在P点相遇，说明平抛运动在竖直方向是__________运动； 自由落体 (3)实验中，斜槽末端O点的切线必须是水平的，这样做的目的是_____。 A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小 B.保证小铁球飞出时，初速度水平 C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等 D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线 B 26 02. 课堂练习 【解析】（1）球A、B在P点相遇，说明两球在水平 方向的运动完全相同，即说明平抛运动在水平方向 是匀速直线运动； （2）球A、C在P点相遇，说明两球在竖直方向的运动完全相同，说明平抛运动在竖直方向是自由落体运动； （3）实验中，斜槽末端O点的切线必须是水平的，这样做的目的是保证小铁球飞出时，初速度水平，从而使小球做平抛运动。故选B。 27 02. 课堂练习 2.某同学用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下列 说法正确的是_______。 A.小球做平抛运动时应与木板摩擦，以便画出 运动轨迹 B.本实验不需要用天平测出小球的质量，也不 需要配备铅垂线 C.为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平 D.以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O CD 28 02. 课堂练习 (2)在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力________(选填“会”或“不会”)使实验的误差增大。 不会 【解析】（2）只要让小球每次均从斜槽上同一位置由静止滚下，小球到达斜槽末端时速度就相同，可知小球与斜槽间的摩擦力不会增大实验误差。 29 谢谢大家！ 30 Lavf58.20.100 $$