【课件】新高考一轮复习第4章第4讲实验探究平抛运动的特点课件

第一讲曲线运动运动的合成与分解基础回顾基本实验要求探究平抛运动的特点实验目的实验原理根据运动的合成与分解原理，平抛运动可看作沿竖直方向和水平方向的两个分运动的合运动。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。1．探究平抛运动竖直分运动特点的实验器材：小锤一个、两个相同的小铁球、平抛竖落仪一个。2．探究平抛运动水平分运动特点的实验器材：斜槽、钢球、白纸、复写纸、铅垂线、铅笔、平抛铁架台(有背板及水平放置的可上下调节的挡板)。实验器材基础回顾基本实验要求实验步骤1．探究平抛运动竖直分运动的特点

如图甲所示，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球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动。观察两球哪个先落地。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。实验时，也可以用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后。基础回顾基本实验要求2．探究平抛运动水平分运动的特点在图乙所示的装置中，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。实验步骤基础回顾基本实验要求数据处理1．平抛运动竖直方向分运动的特点观察发现，A、B两球同时落地。改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，重复实验时，两球在空中的运动时间和A球的水平初速度大小发生改变，但A、B两球总是同时落地。说明A球在竖直方向的分运动与B球完全相同，平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。2.平抛运动水平方向分运动的特点以小球出槽口时球心在白纸上的投影点为坐标原点，以水平方向为

x轴，以竖直方向为

y轴，建立坐标系。因为平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以从起点开始，相邻相等时间间隔的竖直分位移之比为1∶3∶5∶…，据此可确定相等的时间间隔小球所在的位置，在

x轴上从

O点起，量出相等时间间隔内的水平位移，可知各段位移相等，故平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。基础回顾基本实验要求误差分析1．A、B两球由于不完全相同，因而在空中所受阻力不同，产生误差。2．探究平抛运动竖直分运动的特点时，用小锤击打弹性金属片时，A球不能完全水平飞出，B球不能立即被松开、同时下落，产生误差。3．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动，产生误差。4．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确，产生误差。5．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。6．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差。7．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。基础回顾基本实验要求注意事项1．用小锤水平击打在弹性金属片中央位置，确保A球能够沿水平方向飞出。2．调节好平抛竖落仪，确保用小锤击打弹性金属片的同时B球被松开，自由下落。3．A、B两小球选择体积小、质量大，大小、材料、质量完全相同的小球。4．确保A、B两球运动前高度相同，且落到同一水平面上。5．调节铁架台，通过观察铅垂线，使铁架台底座水平，从而使挡板N水平，背板在竖直面内。6．斜槽的末端必须调节水平。7．钢球必须从同一位置滚下。8．钢球应选比较小的，使记录的位置尽量准确。

在“探究平抛运动的特点”的实验中：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是_________。(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和

y轴，竖直线是用_________来确定的。(3)验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：在水平方向从起点处取两段连续相等的位移，

再作平行于

y轴的直线交于曲线两点，则两段

y轴位移大小之比为________。(4)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即__________________。(5)该同学在轨迹上任取一点

M，测得坐标为（x，y），已知小球的直径为

d，则他测得的初速度大小为________，而真实值为________。合作探究例1小球能静止在斜槽末端水平部分的任意位置重垂线1∶3坐标原点标记错误x＝v0t由于竖直位移的真实值为

y＋(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把

A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变

A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明：_________________________________________。(2)乙同学采用如图乙所示的装置。用两个相同的弧形轨道

M、N分别用于发射小铁球

P、Q，其中N的末端与光滑水平面相切，两轨道上端分别装有电磁铁

C、D，调节电磁铁

C、D的高度，使

AC＝BD，现将小铁球

P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道

M、N的下端射出。实验可观察到的现象应是______________________；保持

AC＝BD，仅仅改变弧形轨道

M在竖直方向的位置，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明__________________________________________________________________。合作探究例2某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。平抛运动在竖直方向上是自由落体运动P、Q两球相碰平抛运动在水平方向上是匀速直线运动合作探究例2某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平抛运动的起点；该做小球做平抛运动的初速度大小为________m/s(g取10m/s2)。平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动，如果位置1是平抛运动的起点，根据初速度为零的匀变速运动的特点，在竖直方向上相等的时间内位移之比为1∶3∶5∶7，由图可知是1∶2∶3，所以1不是平抛运动的起点设每个小方格的边长为l，闪光时间间隔为tΔl＝gt2x＝v0tv0＝

＝1m/s1不是针对训练1．用如图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．斜槽轨道末端水平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钢球(2)为定量研究，建立以水平方向为

x轴、竖直方向为

y轴的坐标系。a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于

Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定

y轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行。b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图所示，在轨迹上取

A、B、C三点，AB和

BC的水平间距相等且均为

x，测得

AB和

BC的竖直间距分别是

y1和

y2，则________(选填“大于”“等于”或者“小于”)；可求得钢球平抛的初速度大小为________(已知当地重力加速度为

g，结果用上述字母表示)。BD球心需要大于y2－y1＝gT2，x＝v0T(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________。A．用细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体________。A．在水平方向上做匀速直线运动B．在竖直方向上做自由落体运动C．在下落过程中机械能守恒针对训练BAB(3)将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔受摩擦力作用，且不一定能始终保证铅笔水平，铅笔将不能始终保持垂直白纸板运动，铅笔将发生倾斜，故不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C不可行，A、B可行。(4)从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，可认为做平抛运动，因此不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样，这实际上揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动，故选项B正确。拓展素养拓展创新实验目的创新利用平抛运动的规律来探究或验证其他物理规律过程创新用喷水法、频闪照相法等获取平抛轨迹或处理实验数据

某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。拓展素养例3(1)为了正确完成实验，以下做法必要的是________。A．实验时应保持桌面水平B．每次应使钢球从静止开始释放C．使斜面的底边ab与桌边重合D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面(1)为了使钢球离开桌面做平抛运动，实验时应保持桌面水平，A项正确；为了使钢球做平抛运动的初速度相同，每次应使钢球从同一位置由静止释放，B项正确；实验与斜面是否光滑无关，D项错误；若ab边与桌边重合，则钢球在空中做的不是平抛运动，C项错误。AB

某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。拓展素养例3(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2m，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意图如图乙。重力加速度g＝10m/s2，钢球平抛的初速度为________m/s。(3)图甲装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是________________________。(2)钢球在水平方向做匀速直线运动，每次向右移动0.2m，钢球做平抛运动的时间均匀增大；竖直方向上，钢球做自由落体运动，有Δy＝gT2，得T＝0.1s，所以钢球平抛的初速度v＝

＝2m/s。为了调整木板使其处于竖直状态。22．利用如图所示装置验证向心加速度an与线速度v的关系。四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上，末端与上表面很小的压力传感器表面相切，水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸。将小球从圆弧轨道某一点静止释放，经轨道末端飞出，落到铺着复写纸和白纸的木板上，在白纸上留下点迹，由同一位置重复释放几次，记录每次压力传感器的示数；改变小球在圆弧轨道上的释放位置，重复上述实验步骤。(当地的重力加速度为g)(1)为了完成实验，下列操作正确的是________。A．必须选择光滑的圆弧轨道B．固定圆弧轨道时，末端必须水平C