第五章 3. 实验：探究平抛运动的特点-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第二册同步学习方案（人教版2019）

第五章 抛体运动· 2.如图所示,水平面上的 # (1)小船在静水中的速度v的大小; 小车向左运动,系在车 (2)河水的流速v。的大小; 后的轻绳绕过定滑轮, (3)在第二次过河中小船被冲向下游的距 拉着质量为n的物体上升。若小车以 离sco。 的速度做匀速直线运动,当车后的绳与水 平方向的夹角为0时,物体的速度为v。,绳 对物体的拉力为F.,则下列关系式正确 的是 ( A.v2一v1 cos0 C.F-mg D.F.>mg 3.如图所示,河宽d三 120m,设小船在静水中 的速度为v,河水的流速 为。小船从A点出 发,在过河时,船身保持 平行移动。若出发时船头指向对岸上游 的B点,经过10min,小船恰好到达正对 岸的C点:若出发时船头指向正对岸的 C点,经过8min,小船到达C点下游的 D点。求: 请完成[知能达标训练]作业(三) 3 实验:探究平抛运动的特点 [学业要求] 1.知道平抛运动的概念、物体做平抛运动的条件。 2.知道常见的几种获取平抛运动轨迹的办法,会描绘平抛运动的轨迹。 3.知道把运动分解为两个方向的分运动,会设计方案探究两个分运动的特点。 预习案必备知识·实验要求 /通教材·理知识·素养初成 一、实验思路 二、实验器材 1.运动分解 斜橹、坐标纸、图钉、方木板、小球、刻度尺。 按照把复杂的曲线运动分解为不同方向上 重锤、细线、三角板、铅笔、铁架台、平抛运 两个相对简单的直线运动的思路,分别研 动演示仪等。 究物体在这两个方向的运动特点。 三、进行实验 2.探究方向 步骤1 探究平抛运动竖直分运动的特点 了解这两个方向的位移或速度隔时间变化 在如图所示的实验中,用小锤击打弹性金 的信息。 属片后,A球沿水平方向抛出,做平抛运 2 ·物理·必修 第二册(配RJ版) 动;同时B球被释放,自由下 4.测Oa,O,Oc,...长度,记入表格 落,做自由落体运动。观察两 O Oc Od Od ... 球的运动轨迹,比较它们落地 时间的先后。 O:Q:Qc:Q:..=1:2:3:..: 步骤2 探究平抛运动水平分运动的特点 5.实验结论;平抛运动水平方向的分运动为 1.安装调整斜(如图所示)。 匀速直线运动。 五、注意事项 1.斜糟安装 实验中必须调整斜橹末端切线水平,将 小球放在斜橹末端水平部分,若能使小 2.调整木板,确定坐标原点。 球在平直轨道上的任意位置静止,斜橹 3.确定球的位置。 末端的切线就水平了。 4.建坐标系,描绘轨迹 2.方木板固定 四、数据分析 方木板必须处于竖直平面内,固定时要用 1.由步骤1可知平抛运动 重垂线检查坐标纸竖线是否竖直 竖直方向分运动为自由 3.小球释放 落体运动,则在相等的时 # (1)小球每次必须从斜上同一位置滚下。 间T,2T,3T,...内,竖直 (2)小球开始滚下的位置高度要适中,以使 方向的位移之比为1:4:9:.. 小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一 2.在v轴上取,4,9h,...几个点,过这几个 直到达右下角为宜。 点作水平线,与抛体轨迹的交点记为A; 4.坐标原点 B.C,... 坐标原点不是橹口的端点,而是小球出 3.过A,B,C....作竖直线交x轴上a,,c... 口时球心在木板上的投影点。 探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·素养提升 题型一 实验仪器与实验操作 A.应使小球每次从斜橹上相同的位置自 例1 (1)(多选)在做“研究平抛运动的特 由滑下 点”实验时,除了木板、小球、斜橹、铅笔、图 B.斜轨道必须光滑 (填 钉之外,下列器材中还需要的是 C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动, 字母)。 记录的点应适当多一些 A.游标卡尺 B.秒表 C.坐标纸 D.斜橹轨道末端可以不水平 D.天平 E.弹策测力计 F.重垂线 题型二 实验拓展与创新 (2)(多选)实验中,下列说法正确的是 例2 如图所示,在竖直板上不同高度处 (填字母)。 各固定两个完全相同的圆狐轨道,轨道的 1& 第五章 抛体运动 末端水平,在它们相同的位置上各安装一 开圆孤轨道后,A球做平抛运动,B球进入 个电磁铁,两个电 一个光滑的水平轨道,则; 磁铁由同一个开关 球B在光滑的水平轨道上做 控制,通电后,两电 运动;实验过程中观察到球A正好砸在球 磁铁分别吸住两个 相同的小铁球A、 B上,由此现象可以得出 B,断开开关,两个小球同时开始运动。离 的结论。 提升案随堂演练·基础落实 /夯基础·提技能·素养达成 1.(多选)研究平抛运动,下面哪些做法可以 4.某学生在做“研究平抛运动特 ( 减小实验误差 点”的实验中,描出了如图所 A.使用密度大、体积小的钢球 示的几个实验点,其中偏差较 B. 尽量减小钢球与斜糟间的摩擦 大的实验点B出现的原因可 能是 ( C.实验时,让小球每次都从同一高度由静 A.小球滚下的高度较其他各次高 止开始滚下 B.小球滚下的高度较其他各次低 D. 使斜橹末端的切线保持水平 C.小球滚下时具有一定的初速度 2.(多选)在做“研究平抛运动特点”的实验 D. 以上说法均有可能 时,下列说法正确的是 ( 5. 下图是两个研究平抛运动的演示实验装置 A.安装有斜橹的木板时,一定要注意木板 对于这两个演示实验的认识,下列说法正确 是否竖直 的是 ( ) B.安装有斜糟的木板时,只需注意小球不 ### 和斜橹发生摩擦 C.每次实验都要把小球从同一位置由静 止释放 D.实验的目的是描出小球的运动轨迹,分 析平抛运动的规律 乙 2 3.在做“研究平抛运动的特点”的实验时,坐 A. 甲图中,两球同时落地,说明平抛小球 标纸应当固定在竖直的木板上。图中坐标 在水平方向上做匀速运动 纸的固定情况与斜末端的关系正确的是 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 C 1 2 在水平方向上做自由落体运动 1k⑧⊙ (3)当水流速度2=5ms大于船在静水中的速度= 2.D如图所示，将小车的速度1 4ms时，不论凹方向如何，其合速度方向总是偏向下 向垂直轻绳和沿轻绳方向分解， 游，故不能垂直河岸渡河。 则沿轻绳方向分解的速度)' [答案]见解析 1cos0,故物体的连度2=c0s0, [变式1] A A,B错误；由于角0逐渐减小 [变式2]BD湖面的西风给小船一个恒定的作用力，即 c0s0变大，故2逐渐变大，物体加速度向上，处于超重 风给小船的作用力始终向东，小船有向北的初速度，可 状态，Fr>mg,C错，D对。 知小船运动轨迹向东偏转，%的方向是轨迹的切线方 3.解析(1)小船从A点出发，若船头指向正对岸的C点， 向，因小船自身提供的动力与速度方向相同且等于风 则此时过河时间最短，故有：= d 120 力，可知初始状态合力方向北偏东45°，则选项A、C错 min 60X8 m/s 误：随着小船速度方向不断偏转，合力方向逐渐靠近正 =0.25mfs 东方向，即合速度方向逐渐靠近正东方向，若初速度较 (2)设AB与河岸上游成a角，由题意可知，此时恰好到 小，则图像为B,若初速度较大，则图像为D。 达正对岸的C点·故沿河岸方向的分速度大小恰好 [变式3]ABC加速度的方向指向轨迹的凹侧，依题意 等于河水的流速2的大小，即2=1co5a,此时过河时 可知，AC轨迹是匀加速运动，AB轨迹是匀速运动，AD 间为= d 轨迹是匀减速运动，故船沿AC轨迹过河所用的时间最 所以ina=4=0.8,cosa=0.6, vIsin a 11 短，选项D错误，A、B正确：船沿AD轨迹在垂直河岸 故y=U1c0sa=0.15m's。 方向的运动是减速运动，故船到达对岸的速度最小，选 (3)在第二次过河中小船被冲向下游的距离为 项C正确。 sD=2tmin=72m。 [针对训练] 答案(1)0.25m/s(2)0.15m/s(3)72m 1.AB由运动的独立性可知，垂直河岸方向速度越大渡 3实验：探究平抛运动的特点 河时间越短，即船头始终与河岸垂直航行时时间最短， 探究案·关键能力·互动探究 =4三1008，选项A、B正确；由题图甲可知水流选 例1] [解析](1)实验中雾要在坐标纸上记录小球的 度在变化，船的合速度大小及方向均会随位置发生变 位置，描绘小球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标 化，因此轨迹并不是直线，选项C错误：船在静水中的速 轴的y轴。故C、F是需要的。 度与水流速度方向垂直，水流速度最大值为4m8,则 (2)使小球从斜槽上同一位置滑下，才能保证每次的轨 船在河水中的最大速度为5m广s,选项D错误 迹相同，A正确：斜槽没必要必须光滑，只要能使小球滑 探究点二 出的初速度相同即可，B错误：实脸中记录的点越多，轨 [交流讨论] 遗越精确，C正确：斜槽末端必须水平，才能保证小球离 答：(1)不相等(2)不相等，B的大(3)沿绳子方向和 开斜槽后做平抛运动，D错误。 [答案](1)CF(2)AC 垂直于绳子的方向(4) cos 0 例2]匀速直线平抛运动水平方向的分运动为匀速 [例2][解析]船的速度产生了两个效果：一是滑轮与 直线运动 船间的绳缩短，二是绳绕滑轮顺时针转动，因此将船的 提升案·随堂演练·基础落实 速度进行分解，人拉绳行走的速度人=cos0,故A正 1.ACD 研究平抛运动时，钢球体积越小，所受空气阻力 确，B错误：绳对船的拉力等于人拉绳的力，即绳的拉力 越小，并且记录小球通过的位置越准确，A正确：小球每 大小为F,与水平方向成0角，因此Fcos0一f=ma,解 次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球的 得a=Fcos0-上，随着船向左运动，0变大，船的加遍度 初速度不变，与钢球和斜槽间的摩擦无关，B错误，C正 确：实验时必须使斜槽末端的切线水平，以确保小球水 变小，故C正确，D错误。 平飞出做平抛运动，D正确。 [答案]AC 2.ACD安装有斜糟的木板时，必须使斜槽末端切线水 「变式1]BC船运动的速度是沿绳子敢缩方向的速度 平，使木板竖直，以确保小球水平飞出和正确画出小球 和垂直绳子方向速度的合速度，根据平行四边形定则有 的运动轨迹，A正确，B错误：小球每次从针槽上的同一 v人=vcos0.若船保持匀速前进，而夹角0增大，则cos0 位置由静止开始滚下，可保证小球初速度不变，C正确： 减小，则人做减速运动，故A错误，B正确：由V人 由本实验的目的可知，D正确。 0s0阿得u=若人保持匀连前进，而夹角日增 3.CA图中坐标纸偏右，件槽末端没有在坐标纸内，故A 错误：B图中坐标纸放得不竖直，故B错误；C图中坐标 纸竖直，斜槽末端又在坐标纸内，故C正确：D图中坐标 大，则c0s0减小，则船做加速运动，故C正确，D错误 纸偏下，斜槽末端没有在坐标纸内，故D错误。 [变式2]AD对小船进行受力分析，因为小船做匀速 4.B小球滚下的高度越低，其做平抛运动的初速度越小， 直线运动，所以小船处于平衡，设拉力与水平方向的夹 其轨迹线越陡，越靠近y轴，所以可能原因为B。 角为0，有Fc0s0=f,…,Fsin0十F潭=mg,…,船在匀 5.B 速靠岸的过程中，0增大，阻力不变，绳子的张力增大， 4 拉力增大，si加0增大，所以船受到的浮力减小，故A正 抛体运动的规律 确，B错误：绳子的速度，即为人的速度，根据运动的合 预习案·必备知识·问题导学 成与分解，则有v翻c0s0=既，因0在增大，且船匀速， 一、1.答：只受重力，g。 所以人收缩绳的速度越来越小，故C错误，D正确。 2.答：水平方向和竖直方向 [针对训练] 3.答：先求水平方向和竖直方向的速度，然后两个速度 2.C将B的速度分解，如图所示，则 合成。 B 概念·规律 有2=1=0s30°，解得 1.匀速直线2.自由落体 3.2+g平 vo =c0s30°= ,故选C 二、答：见教材 概念·规律 提升案·随堂演练·基础落实 1.C根据实际轨迹可知，越靠近河中央水流速度越大， 1.w12.2gr2 42r抛物线 则越靠近河中央，表示速度的线段越长，且速度大小关 三、1.斜向上斜向下 2.cos0sin03.匀速直线 于河中央对称，故选C。 竖直上抛竖直下抛