【課件】新高考一輪復(fù)習(xí)第4章第4講實驗探究平拋運動的特點課件

第一講曲線運動運動的合成與分解基礎(chǔ)回顧基本實驗要求探究平拋運動的特點實驗?zāi)康膶嶒炘砀鶕?jù)運動的合成與分解原理，平拋運動可看作沿豎直方向和水平方向的兩個分運動的合運動。在水平和豎直兩個方向中，先研究其中一個方向的運動規(guī)律，再設(shè)法分析另外一個方向的運動規(guī)律。1．探究平拋運動豎直分運動特點的實驗器材：小錘一個、兩個相同的小鐵球、平拋豎落儀一個。2．探究平拋運動水平分運動特點的實驗器材：斜槽、鋼球、白紙、復(fù)寫紙、鉛垂線、鉛筆、平拋鐵架臺(有背板及水平放置的可上下調(diào)節(jié)的擋板)。實驗器材基礎(chǔ)回顧基本實驗要求實驗步驟1．探究平拋運動豎直分運動的特點

如圖甲所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運動；同時B球被松開，自由下落。A、B兩球同時開始運動。觀察兩球哪個先落地。分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(fù)這個實驗。實驗時，也可以用耳朵“聽”來判斷兩球落地時刻的先后?；A(chǔ)回顧基本實驗要求2．探究平拋運動水平分運動的特點在圖乙所示的裝置中，斜槽M末端水平。鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運動。在裝置中有一個水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N，鋼球飛出后，落到擋板上。實驗前，先將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上。鋼球落到傾斜的擋板上后，就會擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板N，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。最后，用平滑曲線把這些印跡連接起來，就得到鋼球做平拋運動的軌跡。實驗步驟基礎(chǔ)回顧基本實驗要求數(shù)據(jù)處理1．平拋運動豎直方向分運動的特點觀察發(fā)現(xiàn)，A、B兩球同時落地。改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，重復(fù)實驗時，兩球在空中的運動時間和A球的水平初速度大小發(fā)生改變，但A、B兩球總是同時落地。說明A球在豎直方向的分運動與B球完全相同，平拋運動在豎直方向的分運動為自由落體運動。2.平拋運動水平方向分運動的特點以小球出槽口時球心在白紙上的投影點為坐標原點，以水平方向為

x軸，以豎直方向為

y軸，建立坐標系。因為平拋運動的豎直分運動為自由落體運動，所以從起點開始，相鄰相等時間間隔的豎直分位移之比為1∶3∶5∶…，據(jù)此可確定相等的時間間隔小球所在的位置，在

x軸上從

O點起，量出相等時間間隔內(nèi)的水平位移，可知各段位移相等，故平拋運動在水平方向上的分運動是勻速直線運動?；A(chǔ)回顧基本實驗要求誤差分析1．A、B兩球由于不完全相同，因而在空中所受阻力不同，產(chǎn)生誤差。2．探究平拋運動豎直分運動的特點時，用小錘擊打彈性金屬片時，A球不能完全水平飛出，B球不能立即被松開、同時下落，產(chǎn)生誤差。3．安裝斜槽時，其末端切線不水平，導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運動，產(chǎn)生誤差。4．建立坐標系時，坐標原點的位置確定不準確，導(dǎo)致軌跡上各點的坐標不準確，產(chǎn)生誤差。5．小球每次自由滾下時起始位置不完全相同，導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差。6．確定小球運動的位置時不準確，會導(dǎo)致誤差。7．量取軌跡上各點坐標時不準確，會導(dǎo)致誤差。基礎(chǔ)回顧基本實驗要求注意事項1．用小錘水平擊打在彈性金屬片中央位置，確保A球能夠沿水平方向飛出。2．調(diào)節(jié)好平拋豎落儀，確保用小錘擊打彈性金屬片的同時B球被松開，自由下落。3．A、B兩小球選擇體積小、質(zhì)量大，大小、材料、質(zhì)量完全相同的小球。4．確保A、B兩球運動前高度相同，且落到同一水平面上。5．調(diào)節(jié)鐵架臺，通過觀察鉛垂線，使鐵架臺底座水平，從而使擋板N水平，背板在豎直面內(nèi)。6．斜槽的末端必須調(diào)節(jié)水平。7．鋼球必須從同一位置滾下。8．鋼球應(yīng)選比較小的，使記錄的位置盡量準確。

在“探究平拋運動的特點”的實驗中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_________。(2)小球拋出點的位置必須及時記錄在白紙上，然后從這一點畫水平線和豎直線作為x軸和

y軸，豎直線是用_________來確定的。(3)驗證實驗得到的軌跡是否準確的一般方法是：在水平方向從起點處取兩段連續(xù)相等的位移，

再作平行于

y軸的直線交于曲線兩點，則兩段

y軸位移大小之比為________。(4)某同學(xué)建立的直角坐標系如圖所示，設(shè)他在安裝實驗裝置和其余操作時準確無誤，只有一處失誤，即__________________。(5)該同學(xué)在軌跡上任取一點

M，測得坐標為（x，y），已知小球的直徑為

d，則他測得的初速度大小為________，而真實值為________。合作探究例1小球能靜止在斜槽末端水平部分的任意位置重垂線1∶3坐標原點標記錯誤x＝v0t由于豎直位移的真實值為

y＋(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把

A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變

A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明：_________________________________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。用兩個相同的弧形軌道

M、N分別用于發(fā)射小鐵球

P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵

C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵

C、D的高度，使

AC＝BD，現(xiàn)將小鐵球

P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時分別從軌道

M、N的下端射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是______________________；保持

AC＝BD，僅僅改變弧形軌道

M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明__________________________________________________________________。合作探究例2某學(xué)習(xí)小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。平拋運動在豎直方向上是自由落體運動P、Q兩球相碰平拋運動在水平方向上是勻速直線運動合作探究例2某學(xué)習(xí)小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運動”的照片。圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平拋運動的起點；該做小球做平拋運動的初速度大小為________m/s(g取10m/s2)。平拋運動可看成豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動，如果位置1是平拋運動的起點，根據(jù)初速度為零的勻變速運動的特點，在豎直方向上相等的時間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7，由圖可知是1∶2∶3，所以1不是平拋運動的起點設(shè)每個小方格的邊長為l，閃光時間間隔為tΔl＝gt2x＝v0tv0＝

＝1m/s1不是針對訓(xùn)練1．用如圖所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道

PQ滑下后從

Q點飛出，落在水平擋板

MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。(1)下列實驗條件必須滿足的有________。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球(2)為定量研究，建立以水平方向為

x軸、豎直方向為

y軸的坐標系。a．取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于

Q點，鋼球的________(選填“最上端”“最下端”或者“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定

y軸時________(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重垂線平行。b．若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖所示，在軌跡上取

A、B、C三點，AB和

BC的水平間距相等且均為

x，測得

AB和

BC的豎直間距分別是

y1和

y2，則________(選填“大于”“等于”或者“小于”)；可求得鋼球平拋的初速度大小為________(已知當?shù)刂亓铀俣葹?/p>

g，結(jié)果用上述字母表示)。BD球心需要大于y2－y1＝gT2，x＝v0T(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是________。A．用細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡(4)伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示了平拋物體________。A．在水平方向上做勻速直線運動B．在豎直方向上做自由落體運動C．在下落過程中機械能守恒針對訓(xùn)練BAB(3)將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，由于鉛筆受摩擦力作用，且不一定能始終保證鉛筆水平，鉛筆將不能始終保持垂直白紙板運動，鉛筆將發(fā)生傾斜，故不會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡，故C不可行，A、B可行。(4)從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，可認為做平拋運動，因此不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣，這實際上揭示了平拋物體在豎直方向上做自由落體運動，故選項B正確。拓展素養(yǎng)拓展創(chuàng)新實驗?zāi)康膭?chuàng)新利用平拋運動的規(guī)律來探究或驗證其他物理規(guī)律過程創(chuàng)新用噴水法、頻閃照相法等獲取平拋軌跡或處理實驗數(shù)據(jù)

某實驗小組利用圖甲所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。拓展素養(yǎng)例3(1)為了正確完成實驗，以下做法必要的是________。A．實驗時應(yīng)保持桌面水平B．每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C．使斜面的底邊ab與桌邊重合D．選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面(1)為了使鋼球離開桌面做平拋運動，實驗時應(yīng)保持桌面水平，A項正確；為了使鋼球做平拋運動的初速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放，B項正確；實驗與斜面是否光滑無關(guān)，D項錯誤；若ab邊與桌邊重合，則鋼球在空中做的不是平拋運動，C項錯誤。AB

某實驗小組利用圖甲所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。拓展素養(yǎng)例3(2)實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動0.2m，在白紙上記錄了鋼球的4個落點，相鄰兩點之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意圖如圖乙。重力加速度g＝10m/s2，鋼球平拋的初速度為________m/s。(3)圖甲裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________________________。(2)鋼球在水平方向做勻速直線運動，每次向右移動0.2m，鋼球做平拋運動的時間均勻增大；豎直方向上，鋼球做自由落體運動，有Δy＝gT2，得T＝0.1s，所以鋼球平拋的初速度v＝

＝2m/s。為了調(diào)整木板使其處于豎直狀態(tài)。22．利用如圖所示裝置驗證向心加速度an與線速度v的關(guān)系。四分之一圓弧軌道固定在水平桌面上，末端與上表面很小的壓力傳感器表面相切，水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復(fù)寫紙。將小球從圓弧軌道某一點靜止釋放，經(jīng)軌道末端飛出，落到鋪著復(fù)寫紙和白紙的木板上，在白紙上留下點跡，由同一位置重復(fù)釋放幾次，記錄每次壓力傳感器的示數(shù)；改變小球在圓弧軌道上的釋放位置，重復(fù)上述實驗步驟。(當?shù)氐闹亓铀俣葹間)(1)為了完成實驗，下列操作正確的是________。A．必須選擇光滑的圓弧軌道B．固定圓弧軌道時，末端必須水平C