5.3.实验：探究平抛运动的特点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平抛运动的特点探究，涵盖定义、条件、理论分解及实验验证，通过观察标枪、篮球等运动轨迹和受力分析导入，结合运动合成与分解知识搭建支架，引导学生从直线运动过渡到曲线运动学习。 其亮点是以科学探究为主线，设计频闪照相、描迹法等实验方案，融入科学思维的模型建构（化曲为直）和科学论证（数据处理与误差分析），如描迹法通过轨迹点坐标验证水平匀速和竖直自由落体。助力学生形成运动与相互作用的物理观念，提升实验能力，也为教师提供多样化教学资源，优化教学效果。

第五章 抛体运动 人教版（2019）必修 第二册 3实验：探究平抛运动的特点 学习目标 1.明确抛体运动以及平抛运动的定义及条件。 2.可以通过理论分解平抛运动，并得到水平方向做匀速直线运动、竖直方向的自由落体运动。 3.能够设计实验方案探究平抛运动的特点，并且能够处理实验数据。 4.通过实验获得平抛运动轨迹，并据此分析验证其运动规律。 标枪比赛 篮球比赛 (1)在标枪、篮球比赛时，当标枪、篮球抛出后，它们各自运动的轨迹有何特点？ (2)如果忽略空气阻力的影响，那么标枪、篮球分别受到哪些力的作用？ 观察与思考 v0 (3)观察水平抛出的粉笔的运动轨迹，忽略空气阻力的影响，那么粉笔受到哪些力的作用？ PART 01 抛体运动和平抛运动的定义 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 抛体运动和平抛运动的定义 PART 02 平抛运动的理论分析 (1)平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。目前我们比较熟悉的直线运动，根据我们已经学习的运动合成与分解的知识，我们是否将平抛运动也加以分解，并且分解为两个较为简单的直线运动呢？ (2)根据平抛运动速度特点和受力特点，你认为分解为哪两个方向的分运动比较合适？ (3)根据你的判断和分析，你认为你刚刚分解的这两个方向上，物体分别做什么样的运动？ 平抛运动的理论分析 1.研究方法： (1)建立平面直角坐标系； (2)化曲为直，将运动进行分解。 2.分解方向：水平方向和竖直方向分解平抛运动 初速度 受力 加速度 速度 位移 运动情况 水平方向 竖直方向 合运动 合运动方向 0 G 自由落体运动 v0 不受力 匀速直线运动 3.理论猜想： 平抛运动的理论分析 0 g 我们如何研究平抛运动的思路我们清楚了，那么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？ PART 03 平抛运动规律的实验验证 平抛运动规律的实验验证 1.现象分析： (1)在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是__________运动。 (2)在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是__________运动。 匀速直线 自由落体 平抛运动规律的实验验证——方案一：频闪照相或视频录制 运动点迹 横坐标 纵坐标 A B C D E 2.建系与数据测量： (1)以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。 (2)数据测量和记录 平抛运动规律的实验验证——方案一：频闪照相或视频录制 思考　(1)应以哪个位置为坐标原点建立坐标系来研究小钢球的水平位移和竖直位移？ (2)若频闪周期为T，根据小钢球第一个T时间内，第二个T时间内…做平抛运动的水平位移和竖直位移特点判断出小钢球两个方向分运动的性质是什么？ 答案　在水平起抛点以球心为坐标原点，建立坐标系。 答案　水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。 平抛运动规律的实验验证——思考与讨论 平抛运动规律的实验验证——方案二：平抛竖落观察法 (1)用小锤敲击弹性金属片，观察小球A和小球B分别做什么运动？它们是否同时落地？ (2)改变敲击弹性金属片的力度，再观察小球A和小球B分别做什么运动？它们是否同时落地？ (3)通过观察结果，你认为小球A在竖直方向上运动是什么性质的运动？你的依据是什么？ 平抛运动规律的实验验证——方案二：平抛竖落观察法 ①平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。 ②依据是小球A和B同时落地，说明两物体竖直方向上的运动情况相同。 实验器材： 平抛运动实验器，小钢球，刻度尺，白纸，复写纸，2块三角板，铅笔． 平抛运动规律的实验验证——方案三：描迹法 实验过程: (1)按照如图所示安装实验装置． (2)将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上． (3)调节斜槽M末端水平． (4)让钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动．钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹． (5)上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经的多个位置． (6)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． 平抛运动规律的实验验证——方案三：描迹法 (7)建系与数据处理： ①以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。 ②用平滑的曲线拟合平抛运动的轨迹。 ③数据测量和记录 运动点迹 横坐标 纵坐标 A B C 平抛运动规律的实验验证——方案三：描迹法 (8)根据轨迹确定平抛运动的规律． ①在平抛的轨迹上找出四个点，分别是O、A、B、C，使在竖直方向相邻点之间位移之比满足1:3:5，则可证明竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，且相邻两点间时间间隔相等，通过计算得加速度为g，则可证明为自由落体运动。 ②测算O、A、B、C在水平方向上的相邻点的水平位移是否相等。在误差允许的范围内，如果相邻点的水平位移相等，则可证明水平分运动是匀速直线运动。 平抛运动规律的实验验证——方案三：描迹法 注意事项： (1)实验中必须使斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，看其是否能静止)。 (2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 (4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 (5)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由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 误差分析： (1)斜槽末端没有调至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。 (2)确定小球运动的位置时不准确。 (3)量取轨迹上各点坐标时不准确。 平抛运动规律的实验验证——方案三：描迹法 平抛运动规律的实验验证——方案三：描迹法 平抛运动规律的实验验证———方案四：用传感器和计算机研究平抛运动 (1)通过测量数据是否可以验证物体所做平抛运动的轨迹是抛物线？ (2)根据平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，由x=v0t和 两个方程，是否可以推导出相应的抛物线方程？ (4)根据你推导得到的平抛运动轨迹方程，结合测量数据，你是否可以求出平抛运动的初速度？ (3)根据测量数据，请作出y与x2的图像，由画出的图像，我们是否可以判定平抛运动的轨迹是抛物线？ 思考与讨论 　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。 例1 (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 　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 例2 ABC (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 (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 　(2023·北京卷改编)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 例3 ABD (2)图甲所示的实验中，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。图乙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。  自由落体 A球相邻两位置水平距离相等 (3)某同学将小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相机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(重力加速度g=10 m/s2)。  10 探究平抛运动的特点 平抛运动 实验思路 实验方案 化曲为直，研究水平方向和竖直方向 频闪照相 特点 性质 只受重力，初速度水平 匀变速曲线运动 描迹法 水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动 平抛运动的轨迹为抛物线 课堂小结 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf58.50.100 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $