2.3 科学探究：平抛运动的特点 课件 -2024-2025学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第2章 抛体运动 第3节 科学探究：平抛运动的特点 实验目的 描绘物体做平抛运动的轨迹并分析其特点。 根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。 实验器材 斜槽、小球、木板、铅垂线、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔（或卡孔）等。 斜槽 小球 坐标纸 木板 铅垂线 图钉 实验原理与设计 将斜槽等器材安装起来，实验装置如图2-18所示。小球从斜槽上滚下，通过水平槽飞出后做平抛运动。使小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放，小球在空中做平抛运动的轨迹相同。 实验原理与设计 设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在坐标纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑的曲线将各点连起来，从而得到小球做平抛运动的轨迹。 根据平抛运动的公式和，可求出小球做平抛运动的初速度。 实验步骤 用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平。 怎样确保斜槽末端是水平的？ 用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板。 如何正确建立坐标系？ 把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线。 若误将槽口端点记为坐标原点，会对计算初速度代来怎样的影响？ 实验步骤 将小球从斜槽上合适的位置由静止释放，使小球的运动轨迹大致经过坐标纸的右下角。 把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球运动中碰到笔尖，用铅笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法，从同一位置释放小球，在小球运动路线上描下若干点。 为什么要强调多次从同一位置释放小球？ 方案1 根据实验记录，在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。 在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点，测出并计算相应物理量填入你设计的表格中。 观察描出的轨迹，与你熟悉的曲线进行比较，猜想y与x的关系，作出y-x2图像，验证你的猜想。 /m y1 y2 y3 y4 y5 /m x1 x2 x3 x4 x5 /m2 方案1 /m y1 y2 y3 y4 y5 /m x1 x2 x3 x4 x5 /m2 方案2 若点不是平抛起始点，怎么求初速度？ 能否确定起始点坐标？ A B C 则起始点坐标，起始点坐标通常为负。 讨论 在平抛轨迹上依次选取水平方向等间距为的几个点，在竖直方向上测量 、 并计算在误差允许的范围内，它们有怎样的特点？ 由此你能确认小球在竖直方向上的运动性质吗？ 初速度为0的匀加速直线运动 注意事项 实验中必须调整斜槽末端水平。 木板必须处在竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 坐标原点不是斜槽口端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 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从坐标纸的左上角一直达到右下角为宜。 选取轨迹上离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。 斜槽光滑与否并不会对实验造成影响。 训练 学习小组利用距离传感器研究平抛运动的规律，实验装置如图1所示。某次实验得到了不同时刻小球的位置坐标图，如图2所示，其中O点为抛出点，标记为n=0，其他点依次标记为n=1、2、3、…。相邻点的时间间隔均为Δt=0.02s。把各点用平滑的曲线连接起来就是平抛运动的轨迹图。 (1)若已知竖直方向为自由落体运动，根据轨迹图测量当地的重力加速度，则需要知道的物理量为 （单选，填下列选项字母序号），重力加速度的表达式为 （用所选物理量符号和题给物理量符号表示）。 A．测量第n个点到O的水平距离 B．测量第n个点到O的竖直距离 C．测量第n个点到O的距离 (2)若测出重力加速度g=9.80m/s2，描点连线画出y-x2图线为过原点的一条直线，如图3所示，说明平抛运动的轨迹为 线。可求出平抛运动的初速度为 m/s（结果保留2位有效数字）。 训练 某实验小组用图所示装置进行“研究平抛运动"实验。 （1）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，不正确的是 。 A．每次必须由同一位置静止释放小球 B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 D．记录的点应适当多一些 （2）由于忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，该小组成员只能以平抛轨迹中的某点A作为坐标原点建立坐标系，并标出B、C两点的坐标，如图所示。根据图示数据，可求得出小球做平抛运动的初速度为 。（g取10m/s2） 训练 1．（1）在“研究平抛物体的运动”实验中，已备有下列器材∶白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的 。 A．秒表　 B．天平 C．重垂线　　　　D．弹簧测力计 （2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差 。 A．斜槽轨道末端必须水平 B．斜槽轨道必须光滑 C．每次实验要平衡摩擦力 D．小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放 （3）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。 （4）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，每个格的边长L=5cm。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，经过B点时的速度为 m/s，抛出点的坐标为 （用L表示）。（此问g取10m/s2） 频闪方案 用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。 （1）关于实验，下列做法正确的是 （填选项前的字母）。 A．选择体积小、质量大的小球 B．借助重垂线确定竖直方向 C．先抛出小球，再打开频闪仪 D．水平抛出小球 （2）图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做 运动；根据 ，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 （3）某同学使小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每秒频闪25次），最多可以得到小球在空中运动的 个位置。 （4）某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个位置的坐标值(x1,y1 )、(x2,y2 )，如图3所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为 。 课后作业 完成P51，1-4 预习课本P52，生活中的抛体运动 $$