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

§2.3 科学探究： 平抛运动的特点 复习回顾 思考1：做平抛运动的物体在运动过程中受什么力作用？ 忽略空气阻力，只受重力的作用。 思考2：为什么物体的轨迹是曲线？ 物体的初速度与重力不在一直线上。 思考3：平抛运动的轨迹有何特点呢？你能通过实验把平抛运动的轨迹描绘出来吗？ 实验设计 做平抛运动的物体，如何记录下不同时刻所在的位置？ （只能记录直线运动） 引导：研究自由落体运动规律时如何记录的？ 打点计时器、纸带 频闪照相 √ 那有没有其他方法记录平抛运动的轨迹呢？如何记录，需哪些器材？ 引导：重复同一平抛运动过程，多次记录物体在不同高度处所在 的位置。能否像用笔画画一样，直接画出其运动轨迹？ 实验设计 方法一：用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置 以左边第一个小球的中心为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系， 将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中。 实验设计 方法二：径迹法 o 倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴, 水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。 √ 实验设计 方法三：描迹法 由斜槽上某固定位置无初速释放小球，描绘小球运动轨迹。 描迹法 实验目的 1 描绘平抛物体的运动轨迹并分析其特点。 2 根据平抛运动的轨迹求平抛物体的初速度。 实验仪器 末端水平的斜槽，小球，铁架台，木板，坐标纸，图钉，铅笔刻度尺，重锤线。 斜 槽 小 球 白 纸 木 板 铅垂线 铁架台 描迹法 实验步骤 1 描绘平抛物体的运动轨迹并分析其特点。 2 根据平抛运动的轨迹求平抛物体的初速度。 实验仪器2 末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、重垂线、三角板、铅笔等。 M N 描迹法 思考1：如何检验水平槽是否水平？ 将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚动，也不向外滚动，说明槽口的末端是水平的。 思考2：为什么要强调小球每次都要从同一位置无初速释放？ 为了让小球有相同的水平初速度，如果水平初速度不同，小球每次平抛的轨迹就不同，会增大实验误差。 描迹法 思考3：如何建立坐标系？ 利用拴在槽口处的重锤线画出y轴，x轴与y轴垂直。 思考4：如何选取坐标原点？ 坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。 O O′ 坐标原点（平抛起点） 描迹法 数据处理 1 判断平抛运动的轨迹是不是抛物线: 原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标满足y=ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值。 验证方法： 方法一：代入法 用刻度尺测量几个点的x、y坐标，分别代入y=ax2中求出常数a，看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数。 描迹法 数据处理 取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。 x y o 描迹法 数据处理 1 判断平抛运动的轨迹是不是抛物线: 原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标满足y=ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值。 验证方法： 方法二：图像法 建立y-x2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值，在y-x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值。 描迹法 数据处理 2 计算平抛运动的初速度: 若原点O是抛出点（轨迹完整） 利用公式x＝v0t和y= gt2即可求出多个初速度v0=x ，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度 描迹法 数据处理 2 计算平抛运动的初速度: 若原点O不是抛出点（已知轨迹，但不知抛出点，求初速度） ①在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示．A到B与B到C的时间相等，设为T. ②用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA， yBC＝yC－yB. ③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x 描迹法 数据处理 3 确定抛出点的坐标: ①求出B点在竖直方向的分速度vBy ②根据 即可求出从抛出点到B点的时间tB ③ ，则可求出抛出点到B点的竖直距离H与水平距离X 抛出点坐标（-X-x,H-hAB） 练习巩固 例1. (1) 在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的是______。 A. 通过调节使斜槽的末端保持水平 B. 每次必须由静止释放小球 C. 固定白纸的木板必须调节成竖直 D. 每次释放小球的位置必须不同 E. 将小球经过不同高度的位置记录在纸上，取下纸后，用 直尺将点连成折线 ABC 练习巩固 (2) 某学生在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动时的起点位置，O 为物体运动一段时间后的位置，取为坐原点，平抛的轨迹如图 所示，根据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度 v0＝_______m/s。( 取 g＝10 m/s2 ) 1.0 练习巩固 例2. 如图所示，在《研究平抛运动》的实验中，描绘得到的平抛物体的轨迹的一部分，抛出点的位置没有记录，试根据图中的数据求出平抛运动的初速度。 h1 h2 s s A B C 解析: 观察轨迹上A、B、C三个点，它们水平间距相等的，所以物体在AB段和BC段运动的时间必相等。 听物理，如雾里，雾里探物理，终能悟理！ $$