5.3 实验：探究平抛运动的特点 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件聚焦“探究平抛运动的特点”，涵盖平抛运动的定义、条件及分解规律，课堂导入通过视频和图片观察抛体运动实例，联系运动的合成与分解知识，引导学生提出分解猜想，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，设计频闪照相法和描轨迹法实验，通过猜想验证、数据分析培养科学思维和探究能力，如频闪照片中位移比例验证分运动规律，描轨迹法误差分析提升严谨态度，助力学生构建物理模型，教师可高效开展实验教学。

5.3 探究平抛运动的特点 第五章 抛体运动 人教版（2019） · 高中物理必修二 1 01 02 03 探究平抛运动的特点—学习目标 1. 能通过实验观察，提出平抛运动的分解猜想，建构平抛运动的物理模型，培养模型建构能力。 2. 能设计实验方案，验证平抛运动在水平和竖直方向的运动特点，通过分析实验数据，推理得出结论，提升逻辑推理和数据分析能力。 3. 能运用运动的合成与分解方法，分析平抛运动的位移、速度规律，区分两个分运动的独立性和等时性。 1. 经历“提出猜想—设计实验—进行实验—收集数据—分析论证—得出结论”的完整探究过程，体会实验探究在物理研究中的核心作用。 2. 能正确操作实验器材（平抛运动实验装置、频闪照片、刻度尺等），规范记录实验数据，处理实验误差，培养严谨的实验习惯。 3. 能对实验方案进行优化，思考实验改进的方法，提升实验探究能力。 04 1. 感受平抛运动在生活、生产中的应用（如投出的篮球、射出的炮弹），认识物理与实际生活的紧密联系，激发学习兴趣。 2. 培养严谨细致、实事求是的科学态度，尊重实验事实，正确对待实验误差，养成规范操作、规范记录的习惯。 3. 体会合作探究的意义，在小组实验中培养团队协作能力，增强责任意识。 1. 明确平抛运动的定义：物体以一定的初速度水平抛出，只在重力作用下的运动。 2. 掌握平抛运动的特点：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，两个分运动独立、等时。 3. 建立“复杂曲线运动可分解为简单直线运动”的等效观念，理解平抛运动的运动本质。 物理观念 科学探究 科学态度 科学思维 2 重难点 探究平抛运动的特点—重难点 1. 平抛运动的定义和特点（水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动）。 2. 探究平抛运动特点的实验设计、操作和数据分析过程。 3. 运用运动的合成与分解方法，分析平抛运动的分运动规律。 1. 提出“平抛运动可分解为水平和竖直两个独立分运动”的猜想，并设计实验进行验证。 2. 理解两个分运动的独立性（水平方向的运动不影响竖直方向的运动，反之亦然）。 3. 实验数据的分析与处理，以及实验误差的分析和改进。 01 重点 02 难点 3 01 02 目录 CONTENTS 探究平抛运动规律的实验方案 抛体运动和平抛运动 4 观察与思考 观察下面几个视频，你能发现物体运动时，有什么共同的特点吗？若忽略空气阻力的影响，那么这些物体运动时的受力又有什么样的共同特点？ 5 观察与思考 6 观察与思考 7 第一部分 抛体运动和平抛运动 8 抛体运动和平抛运动 思考1：做抛体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：你能总结抛体运动的定义吗？ 物体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。 1.7.2013 ‹#› 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。 思考：自由落体是抛体运动吗?抛体运动有哪些类型？ mg v0 平抛 mg v0 竖直上抛 mg v0 竖直下抛 mg v0 斜上抛 mg v0 斜下抛 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。 条件: 初速度沿水平方向 忽略空气阻力，只受重力。 运动学： 动力学： 1.7.2013 ‹#› 抛体运动和平抛运动 性质：加速度为g的匀变速曲线运动。 特点： ①初速度沿______方向； ②只受______作用。 水平 重力 我们已经知道了平抛运动的特点，那如何用实验来研究平抛运动的特点？ 1.7.2013 ‹#› 第二部分 实验方案 12 探究平抛运动规律的实验方案 思考：平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。 联系前两节内容思考如何研究平抛运动？ 如果这两个分运动的速度和位移随时间变化规律研究清楚了 平抛运动的规律自然就清楚了。 思路：初速度为水平方向 竖直方向初速度为零，受到重力加速度 化曲为直—运动的分解—等效替代 沿竖直方向和水平方向分解。 哪个物理量更容易测得？ 1.7.2013 ‹#› 实验方案 1.实验思路 (1)基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点。 (2)平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为__________的分运动和__________的分运动。 mg v0 水平方向 竖直方向 根据对平抛物体的受力分析，你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想？ 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 如何设计实验验证你的猜想？ 1.7.2013 ‹#› 频闪照相法 【方案一】 频闪照相法 频闪照相是指每隔一定时间对同一物体进行一次照相，并将其位置呈现在同一张底片上的技术.它可以精确描述物体的运动情况，如图所示. 小球做平抛运动的频闪照片 ●根据图片猜想，小球在水平方向和竖直方向的分运动有何特点？ ●应以哪个位置为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移？ ●若频闪周期为T，怎样通过作图得到T，2T，3T，...时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移？ 1.7.2013 ‹#› 频闪照相法 (1)通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示) 实验步骤 （2）在水平起抛点以球心为坐标原点，建立坐标系，由原点开始，在竖直方向连续四段位移分别为h1、h2、h3、h4。并在水平方向上标出对应的点，并测量四段位移x1、x2、x3、x4的长度。 结论：在误差允许范围内,位移关系分别为 h1：h2：h3：h4=1:3:5:7，x1=x2=x3=x4 x4 x3 x2 x1 h 5h 3h 7h 做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 【方案二】 描轨迹法 一、实验器材：平抛运动演示仪 斜槽、小球、木板、白纸（坐标纸）、复写纸、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。 斜 槽 小 球 白 纸 木 板 铅垂线 铁架台 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 1.利用描轨迹法描出小球运动的轨迹。 2.已知平抛运动竖直方向为自由落体运动，取相同时间间隔T 看相等时间内水平分运动的位移是否相等。 3.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。 4.测出轨迹上某点的坐标x、y，据x=v0t、y= 得初速度 二、实验原理： 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 三、实验步骤： ①如图所示安装实验装置，将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，用铅垂线把木板调整到竖直方向并固定;调节斜槽M末端水平。 ②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，为坐标原点，再利用铅垂线在纸上画出通过 O点的竖直线，即 y 轴，过 O 点垂直 y 轴画出 x 轴。 ③钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下，从末端飞出后做平抛运动落到挡板 N上，在白纸上记录钢球位置。 ④同一高度释放小球，上下调节挡板 N，重复多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 ⑤用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 四、数据处理： 1.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 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 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 x1 x2 x3 思考：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） 求初速度的平均值 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 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） x x x A B C 1.7.2013 ‹#› 描轨迹法 (1)保证斜槽末端的切线必须水平。 (2)木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触。 (3)坐标原点不在斜槽口的末端，应在槽口上方小球球心处 (4)小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差； (5)要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。 五、实验注意事项: 1.7.2013 ‹#› 课堂小结 探究平抛运动的特点 抛体运动和平抛运动 探究平抛运动的特点 抛体运动 平抛运动 有初速度，任意方向 只受重力 初速度水平 只受重力 实验思路 基本思路 平抛运动的分解 进行实验 频闪照相法 描迹法 竖直方向自由落体 水平方向匀速直线 曲线变直线 水平分运动 竖直分运动 1.7.2013 ‹#› 课堂练习 1.7.2013 ‹#› 课堂练习 2.用如图所示装置使小球在白纸上打点 (1)用平滑的曲线把小球在白纸上留下的印迹连接起来， 得到小球的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点选________。 A．斜槽末端端点 B．小球在斜槽末端时的球心 C．小球在斜槽末端时的球的上端 D．小球在斜槽末端时的球的下端 解析：直角坐标系，坐标原点应选小球在斜槽末端时的球心，B正确。 1.7.2013 ‹#› 课堂练习 (2)根据小球竖直方向为自由落体运动的特点，在轨迹上选取竖直位移之比为1∶4∶9∶16……的点，各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，即可确定水平方向分运动特点。当轨迹上相邻各点竖直位移之比为1∶4∶9∶16……时，为什么它们之间的时间间隔是相等的。请写出依据：___________________________________________。 解析：竖直方向是自由落体运动，由位移公式h＝ gt2 可知，如果h1∶h2∶h3…＝1∶4∶9… 可得t1∶t2∶t3…＝1∶2∶3… 所以相邻各点的时间间隔相等。 1.7.2013 ‹#› 课堂练习 3.在“探究平抛运动的特点”实验中，采用了如图 甲所示的装置，实验操作是：让小球多次沿同一 轨道运动，描绘出小球平抛运动的轨迹。 (1)下列操作正确的是____________。  A.必须调整斜槽，使其末端水平 B.小球运动时固定白纸的背板应保持竖直 C.每次必须从斜槽上同一位置由静止释放小球 D.小球在运动过程中与白纸间有摩擦不影响实验结论 √ √ √ 确保小球做平抛运动 避免小球运动过程中与背板有摩擦，影响实验精度 确保小球每次初速度相同，运动轨迹相同 摩擦阻力影响实验精度，增大实验误差 甲 1.7.2013 ‹#› 课堂练习 (2)描出小球平抛运动的轨迹如图乙所示，O为抛出点，A、B为轨迹上的两点，OA、AB竖直方向高度分别为y1、y2，按照自由落体规律， 若y1∶y2=_____，则OA、AB段时间间隔相等；在误差允许的范围内， 若x1∶x2=_____，则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。  1∶3 1∶1 因O为抛出点，则在竖直方向上为初速度为0的匀加速直线运动，若OA、AB段时间间隔相等， 则有y1∶y2=1∶3，因OA、AB段时间间隔相等， 若x1∶x2=1∶1，则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 1.7.2013 ‹#› 课堂练习 (3)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 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。 甲 1.7.2013 ‹#› 感谢聆听 31 x4－x3＝x3－x2＝x2－x1＝x1 D 解析：若小球在水平方向匀速运动，每两张照片间的水平间距应相等，即x4－x3＝x3－x2＝x2－x1＝x1；使用距离较远的点进行计算，误差会较小，D正确。 1．若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是________________________。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是________。 A． eq \f(x1,T) B． eq \f(x2,2T) C． eq \f(x3,3T) D． eq \f(x4,4T) B 答案：见解析 $