新教材同步系列2024春高中物理第五章拋體運動3實驗：探究平拋運動的特點課件新人教版必修第二冊

第五章拋體運動3實驗：探究平拋運動的特點學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1.知道什么是平拋運動2．會用運動的合成與分解的方法探究平拋運動的特點3．從實驗軌跡求平拋物體的初速度1.結(jié)合生活中的實例，理解拋體運動和平拋運動的概念2．通過觀察頻閃照片，分析、猜想平拋運動是水平和豎直兩個方向分運動的合運動3．通過測量數(shù)據(jù)探究平拋運動水平方向和豎直方向分運動的特點和規(guī)律知識導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．拋體運動以一定的_______將物體拋出，在__________可以忽略的情況下，物體只在________作用下的運動．2．平拋運動初速度沿__________方向的拋體運動．拋體運動和平拋運動速度空氣阻力重力水平不考慮空氣阻力，擲出的石子的運動是平拋運動嗎？為什么？【答案】不一定．因為石子不一定水平擲出．一、實驗?zāi)康?．描出平拋運動物體的軌跡．2．探究平拋運動水平方向和豎直方向的分運動特點．二、實驗思路將平拋運動分解為水平方向和豎直方向的兩個分運動，先運用平拋豎落儀探究豎直分運動的特點，再通過分析相同時間內(nèi)水平分運動的位移，確定水平分運動的特點．探究平拋運動的特點三、實驗器材1．平拋豎落儀．2．斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺．四、實驗步驟探究1探究平拋運動豎直分運動的特點(1)用小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，B球自由落下．(2)觀察兩球的運動軌跡并比較兩球落地時間．若只聽到一次聲響，說明兩球同時落地．(3)改變高度和打擊力度，多次重復(fù)進(jìn)行實驗．(4)分析實驗現(xiàn)象得出結(jié)論：平拋運動豎直方向的分運動是自由落體運動．探究2探究平拋運動水平分運動的特點(1)按圖甲所示安裝實驗裝置，使小球在斜槽末端點恰好靜止．(2)以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點O，過O點畫出豎直的y軸和水平的x軸．(3)使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上，如果小球運動中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫上一點．用同樣方法，在小球運動路線上描下若干點．(6)分析得出結(jié)論：平拋運動的水平分運動是勻速直線運動．(7)結(jié)論：平拋運動是水平方向勻速直線運動和豎直方向自由落體運動的合運動．(4)將白紙從木板上取下，從O點開始通過畫出的若干點描出一條平滑的曲線，如圖乙所示．(5)利用豎直方向自由落體運動相同時間位移比為1∶3∶5，確定相等的時間間隔，看水平分運動的位移．五、數(shù)據(jù)處理1．判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線：在x軸上作出等距離的幾個點A1、A2、A3…向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點記為M1、M2、M3…用刻度尺測量各點的坐標(biāo)(x，y).(1)代數(shù)計算法：將某點(如M3點)的坐標(biāo)(x，y)代入y＝ax2求出常數(shù)a，再將其他點的坐標(biāo)代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對各點的坐標(biāo)都近似成立，則說明描繪得出的曲線為拋物線．(2)圖像法：建立y－x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測量的各個點的x坐標(biāo)值計算出對應(yīng)的x2值，在坐標(biāo)系中描點，連接各點看是否在一條直線上，若大致在一條直線上，則說明平拋運動的軌跡是拋物線．課堂·

重難探究例1

(多選)為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動，用如圖所示的裝置進(jìn)行實驗．小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落．關(guān)于該實驗，下列說法正確的有 (

)A．兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B．兩球應(yīng)同時落地C．應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗D．實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動應(yīng)用“對比法”探究豎直分運動【答案】BC【解析】物體做自由落體運動的運動情況與物體的質(zhì)量無關(guān)，兩球質(zhì)量沒有必要相等，A錯誤；改變裝置的高度，且每次都同時落地，才能說明A球在豎直方向做自由落體運動，B、C正確；本實驗不能說明A球在水平方向上做勻速直線運動，D錯誤．變式1

(2023年江門一中月考)如圖是某種“研究平拋運動”的實驗裝置，斜槽末端口N與小球離地面的高度均為H，實驗時，當(dāng)小球P從斜槽末端飛出與擋片相碰，立即斷開電路使電磁鐵釋放Q小球，發(fā)現(xiàn)兩小球同時落地，改變H大小，重復(fù)實驗，P、Q仍同時落地．(1)關(guān)于實驗條件的說法正確的有________．A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道末段N端必須水平C．P小球可以從斜槽上不同的位置無初速度釋放D．P小球每次必須從斜槽上相同的位置無初速度釋放(2)該實驗結(jié)果可表明________．A．兩小球落地速度的大小相同B．P小球在水平方向的分運動是勻速直線運動C．P小球在豎直方向的分運動是勻速直線運動D．P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同【答案】(1)BC

(2)D【解析】(1)斜槽軌道光滑與否對實驗沒有影響，A錯誤；為了保證小球離開斜槽末端時的初速度的方向是水平方向，故斜槽軌道末段N端必須水平，B正確；本實驗只驗證平拋運動的小球豎直方向的分運動，不需要每次水平初速度相同，所以小球可以在不同位置釋放，C正確，D錯誤．(2)該實驗結(jié)果可表明P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同，即P小球在豎直方向的分運動為自由落體運動．故D正確．例2

小芳和小強兩位同學(xué)采用了不同的實驗方案來研究平拋運動．(1)小芳同學(xué)利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實驗．下列說法正確的是________．A．應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．斜槽軌道的末端必須保持水平D．本實驗必需的器材，還有刻度尺和停表描繪平拋運動的軌跡甲(2)小強同學(xué)利用頻閃照相的方式研究平拋運動．如圖乙為一小球做平拋運動的頻閃照片的一部分．圖中背景方格的邊長均為5.0cm，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.則照相機兩次閃光的時間間隔Δt＝______s，小球被拋出時的水平速度v＝______m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解：(1)為使小球做平拋運動的初速度相等，應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放，A正確；只要每次把小球從軌道同一位置由靜止釋放即可保證小球的初速度相等，斜槽軌道沒有必要光滑，B錯誤；為使小球離開斜槽后做平拋運動，斜槽軌道的末端必須保持水平，C正確；本實驗不需要用秒表測量時間，D錯誤．變式2

某同學(xué)利用如圖所示實驗裝置繪制小球做平拋運動的軌跡，關(guān)于此實驗，下列說法錯誤的是 (

)A．斜槽軌道必須光滑且末端沿水平方向B．小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下C．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運動軌跡，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些D．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運動軌跡，應(yīng)該用平滑曲線把各記錄點連起來【答案】A【解析】為確保小球做平拋運動，斜槽軌道末端必須沿水平方向，只要小球每次從斜槽上同一位置自由滑下，到斜槽軌道末端速率相等即可，不必光滑，故A錯誤，符合題意；為確保小球每次做平拋運動的軌跡重合，小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下，故B正確，不符合題意；為了減小誤差，能夠較準(zhǔn)確地繪出小球運動的軌跡，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些，并用平滑曲線把各記錄點連起來，故C、D正確，不符合題意．例3兩個同學(xué)根據(jù)不同的實驗條件，進(jìn)行了探究平拋運動規(guī)律的實驗：實驗創(chuàng)新設(shè)計(1)小明采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，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．改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明______________________________．(2)李帥采用如圖乙所示的裝置，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M、N的末端均水平，且與N相切的水平板光滑，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，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗中觀察到的現(xiàn)象是________________．僅僅改變弧形軌道M距離軌道N的高度，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明______________.【答案】(1)平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動(2)P球擊中Q球平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動【解析】(1)圖甲所示的裝置是通過實驗來驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動．現(xiàn)象為兩球同時落地，說明平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動．(2)圖乙所示的裝置是通過實驗來驗證平拋運動的小球在水平方向上做勻速直線運動．現(xiàn)象為P球擊中Q球，說明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動．變式3

某興趣小組用頻閃照相機拍攝小石子平拋運動的頻閃照片，照片背景為一堵貼近小石子的豎直磚墻，如圖所示，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，該同學(xué)根據(jù)所學(xué)平拋運動的知識，求出頻閃照片的拍攝周期和小石子的水平初速度．(1)他已經(jīng)測出磚塊的長度為a，還需要測量哪個數(shù)據(jù)____________．(寫出測量的物理量及其物理符號)(2)B點豎直方向的速度vBy＝________．(用題設(shè)條件和測量的物理量的符號表示)(3)照相機頻閃周期T＝________，小石子水平初速度v0＝________.(用題設(shè)條件和測量的物理量的符號表示)解：(1)因為已經(jīng)測出了每塊磚的長度a，根據(jù)題設(shè)條件求周期與初速度就還需要測出每塊磚的厚度h.(2)根據(jù)在豎直方向上做勻變速直線運動得3h－2h＝gT2，(1)通過對比平拋運動和自由落體運動在相同高度條件下的時間，得出平拋運動的豎直分運動為自由落體運動．(2)通過對比平拋運動和勻速直線運動相同時間段的水平位移，得出平拋運動水平分運動為勻速直線運動．小練·

隨堂鞏固1．(2023年杭州名校期末)在操場上把一鉛球A以速度v0水平拋出(不計空氣阻力)，當(dāng)太陽光沿豎直方向照射時，A在地面上形成的影子是A′，在球落地前的過程中，其影子A′所做的運動是 (

)A．加速運動 B．減速運動C．勻速運動 D．不能確定【答案】C【解析】平拋運動豎直方向上做自由落體運動，水平方向上做勻速直線運動，根據(jù)圖形可知，當(dāng)太陽沿豎直方向照射時，A在地面上形成的影子A′反映了平拋運動水平方向上的運動，即影子A′所做的運動是勻速直線運動，故選C．2．某物理實驗小組采用如圖所示的裝置研究平拋運動．每次都將小球從斜槽的同一位置無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出．改變水平擋板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡．某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋運動，將水平擋板依次放在1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距．若三次實驗中，小球從拋出點到落點的水平位移依次為x1、x2、x3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是 (

)A．x2－x1＝x3－x2B．x2－x1<x3－x2C．x2－x1>x3－x2D．無法判斷【答案】C【解析】因為平拋運動在豎直方向上做自由落體運動，下落的速度越來越快，則下落相等位移的時間越來越短，水平方向上做勻速直線運動，所以x2－x1>x3－x2，故C