5.3实验探究平抛运动的特点课件高一下学期物理人教版2

第五章抛体运动5.3实验：探究平抛运动的特点目录CONTENTS探究平抛运动的特点2实验思路3进行实验4平抛运动

1学以致用-练习巩固5标枪的运动篮球的运动铅球的运动观察与思考：1.观察下面的图片，你能发现物体运动时，有什么共同的特点吗？2.如果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？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。如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动下面我们通过实验来探究物体做平抛运动的特点，即物体的速度和位移随时间的变化关系请思考：各物体受力及运动情况？有哪些的相同点？一、平抛运动1.定义：以一定的初速度将物体抛出，如果物体只受重力的作用，这样的运动叫做抛体运动。2.平抛运动：初速度方向为水平方向的抛体运动叫做平抛运动。（1）条件：初速度沿水平方向，只受重力作用。（2）运动性质：

受重力恒定，且由于速度方向与所受重力方向不在一条直线上，故平抛运动是匀变速曲线运动。二、探究平抛运动的特点请思考：1.平抛运动与直线运动的显著区别是什么？2.如何用实验研究平抛运动的特点？探究思路:化曲为直—运动的分解—等效替代3.平抛运动可以分解为哪两个方向的运动？

平抛运动v0G水平方向分运动（

方向）竖直方向分运动（

方向）三、实验思路平抛运动是曲线运动，速度和位移的方向都在时刻变化。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在这两个方向的运动特点。平抛运动可以分解为哪两个方向的运动呢?由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，因此我们可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。如果这两个方向的分运动特点研究清楚了，平抛运动的规律就清楚了。也就是说，我们需要知道这两个方向的位移或速度随时间变化的信息。位移和速度哪个更方便测量?如何通过实验获得所需信息呢?【探究方案一】利用频闪照相分析法利用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置。1.根据图像猜想，水平抛出的小球在水平方向和竖直方向的分运动有何特点？【探究方案一】利用频闪照相分析法小球做平抛运动的频闪照片2.要研究小球的水平位移和竖直位移，应以哪个位置为原点建立坐标系？【探究方案一】利用频闪照相分析法小球做平抛运动的频闪照片3.若频闪周期为T，怎样通过作图得到从拋点开始的第一个T内、第二个T内、第三个T内、...时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移？【探究方案一】利用频闪照相分析法小球做平抛运动的频闪照片x3x2x1h5h3h在误差允许的范围内，三段水平位移近似相等；在误差允许的范围内，竖直方向Δh=aT2，进一步求出a值近似为重力加速度值。【探究方案一】利用频闪照相分析法v0COAB平抛运动物体在水平方向做匀速直线运动平抛运动物体在竖直方向做自由落体运动BCv0AO【探究方案二】分方向探究平抛运动特点◆探究平抛运动竖直方向和水平方向的运动特点1、实验器材：平抛实验器2、实验步骤：3、实验现象：4、实验结论：平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。描绘平抛运动的轨迹探究思路：1.创造条件得到一个平抛运动。2.在平抛运动的轨迹上找到一些点并记录下来。3.利用记录下来的点描出平抛运动的轨迹。描绘平抛运动的轨迹【实验器材】平抛运动实验器(含小球)、白纸（可先画上坐标格）、复写纸、刻度尺、三角板、铅笔等。挡板（倾斜）斜槽背板白纸、复写纸钢球重垂线【实验步骤】（1）安装调整斜槽：（2）调整背板：（3）确定坐标原点O：安装斜槽有何要求？为什么这样要求？斜槽末端切线水平怎样确定坐标原点？（4）描绘运动轨迹：①调整接球挡板：把接球挡板拉到最上方一格的位置；②确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出；③获取印迹点：落的钢球打在向背板倾斜的接球挡板上，同时在背板上留下一个印迹点。再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。需保证小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下。

小球每次的释放位置与状态是否相同？【数据处理】取下白纸，以O点为原点，根据实验中的重垂线方向，画出竖直向下的y轴和水平方向的x轴，用平滑的曲线把所描的点迹连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。四、进行实验研究思路确定后，还需要设计可操作的方案以便进行实验。下面两种实验方案供你参考方案一记录做平抛运动的物体经过相等时间间隔所到达的位置，获得水平方向和竖直方向的位移随时间变化的具体数据，便可以独立分析水平方向和竖直方向的运动规律。可以用频闪照相或者录制视频的方法，记录物体在不同时刻的位置。图5.3-1是一个小球做平抛运动时的频闪照片。观察这幅照片，思考下面的问题：1.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?2.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?3.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?4.需要测量并记录哪些数据?怎样用实验数据检验你的猜想?请设计表格，把所测量的数据填入表格，根据水平位移和竖直位移随时间变化的具体数据，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。方案二在水平和竖直两个方向中，先研究其中一个方向的运动规律，再设法分析另外一个方向的运动规律根据这一思路设计实验。思考下面的问题会帮助我们完善实验方案。问题：1.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?2.是否需要获取物体做平抛运动的轨迹?如何获取?3.在描绘轨迹时，如何选择坐标原点和建立坐标系?4.物体的大小对描绘轨迹是否有影响?如何减小这种影响?后面参考案例给出的方案，是先研究物体在竖直方向的运动，再研究水平方向的运动。也可以反过来，先研究物体在水平方向的运动，再研究竖直方向的运动。如果这样做，应该怎样设计实验?参考案例步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点在如图5.3-2所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动;同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹比较它们落地时间的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象，从这个实验看，平抛运动在坚直方向的分运动是什么运动?步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利用前面探究得出的平抛运动竖直分运动的特点，就可以分析得出平抛运动在水平方向分运动的特点。在图5.3-3所示的装置中，斜槽M末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后，落到挡板上，实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。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。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，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。根据步骤1得出的平抛运动在坚直方向分运动的规律，设法确定“相等的时间间隔”。再看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水平分运动的规律。拓展学习用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。一种设计原理如图5.3-4所示。物体A在做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声一红外接收装置B。B盒装有B1B2两个超声一红外接收器，并与计算机相连。B1、B2各自测出次到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离。”从图5.3-4可以看出，在这两个距离确定之后，由于B1、B2两处的距离是已知的，所以物体A的位置也就确定了。计算机可以即时给出A的坐标。图5.3-5是按这样的原理制作的一种实验装置(超声一红外接收装置B的安装位置与原理图5.3-4不同)。图5.3-6是某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹。除此之外，计算机还能直按给出平抛运动的初速度等其他物理量五、学以致用-练习巩固1.在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、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.测力计C2.在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是(

)ABDA.小球平抛的初速度不同B.小球每次做不同的抛物线运动C.小球在空中运动的时间均不同D.小球通过相同的水平位移所用时间均不同3.为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列说法中正确的是（）A.

A球先落地B.

B球先落地C.

两球应同时落地D.

该实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动C4.在做“研究平抛物体的运动”这一实验时，下面哪些说法是正确的()ABA.安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平B.进行实验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放C.小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验结果D.为了得到实验结果，不要忘记用天平称出小球的质量5.（多选)在探究平抛运动的特点实验中，某同学只记录了小球运动途中的A、B、C

三点的位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示，当

g＝10m/s2时，下列说法正确的是（）A.小球抛出点的位置坐标是(0，0)B.小球抛出点的位置坐标是(─10，─5)C.小球平抛初速度为2m/sD.小球平抛初速度为1m/sBD6.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。（1）下列实验条件必须满足的有（

）

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末段水平

C．挡板高度等间距变化

D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放