高中物理3 实验：探究平抛运动的特点课文课件ppt

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1.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只受 作用的运动.2.平抛运动：初速度沿 方向的抛体运动.3.平抛运动的特点：(1)初速度沿 方向；(2)只受 作用.
(一)实验思路：(1)基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点.(2)平抛运动的分解：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.(二)进行实验：方案一：频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或视频录制)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图1所示)；
实验：探究平抛运动的特点
(2)以抛出点为原点，建立直角坐标系；(3)通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；(4)测量出经过T,2T,3T，…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.
方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)如图2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做 平抛 运动；同时B球被释放，做 自由落体 运动.观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音.
(2)改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球 同时落地 ，说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动.步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
1.装置和实验(1)如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端 ，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.
(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行.钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹.(3)上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上 (选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置.
(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.(5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹.(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间 ，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点.(7)结论：平抛运动在相等时间内水平方向 ，平抛运动水平方向为______ .
2.注意事项：(1)实验中必须调整斜槽末端的切线 (将小球放在斜槽末端水平部分，若小球 ，则斜槽末端水平).(2)背板必须处于 面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否 .(3)小球每次必须从斜槽上 由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时钢球 在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.
1)．知道抛体运动和平抛运动，知道用指要懂描述法描述平抛运动。2). 实验思路：会用理想化模型，实验的方法研究平抛运动的两个分运动描绘平抛运动的轨迹，掌握平抛运动轨迹的获取过程和方法。3)．进行实验：会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运动水平和竖直分运动的特点。4)．数据分析：了解科学探究中获取数据及处理数据的办法。
科学态度与责任 能认识到物理是通过有意识地探究而做出的对自然现象的描述和解释，科学与技术之间，科学兵符是短暂小区域无限正确，传统技术是长远的大范围的极限正确，只有经过传统的长远的顶层的设计把一节节短暂正确的科学兵符链结成长远正确的工具，例如2023年12月22日量子重力仪问世，一百多年前的一个兵符结合多种技术才发挥出作用，直接推进多领域飞跃式的进步，有望发现暗物质虫洞。
试着斜向上抛出笔盖，观察运动轨迹；
试着碰撞水平桌面上的橡皮，观察橡皮以一定的v离开桌面后所做的运动轨迹。
在空气阻力可以忽略的情况下，这些物体的运动都属于抛体运动。
1抛体运动(2任意角分运动上下平斜四种)
物体以一定的速度将物体抛出【左食指】，在空气阻力可以忽略的情况下理想化，物体只受重力的作用【左大拇指12或02】，这时的运动叫作抛体运动。食指拇指夹角为任意角度所以可分为:竖直上抛运动 、竖直下抛运动、平抛运动、斜抛运动。
2.平抛运动（2垂直分运动）
一、平抛运动（田象赛马见下节规律）
将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，且只在重力作用下所做的运动。
这里是怎样分解平抛运动 ？
将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动，先运用平抛竖落神器探究竖直分运动的特点，再通过分析相同时间内水平分运动的位移，确定水平分运动的特点。水平食指代表的匀速直线运动，大拇指02代表竖直方向的分运动。
思考1：做抛体运动的物体在运动过程中受什么力作用？忽略空气阻力，只受重力的作用。
思考2：为什么物体的轨迹是曲线？物体的初速度与重力不在一直线上。
思考3：你能总结抛体运动的定义吗？物体以一定的速度将物体抛出，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动。
不同颜色珍珠项链与平抛红球同时下落与平抛 ，球在前面跑，珍珠项链没有追，而是自由下落。
交流合作：怎么从频闪图中观察出速度大小方向，闪光周期为0.02秒。
3、平抛运动速度大小方向
4.平抛运动条件：匀落姓曲，【水重曲匀落】①初速度沿水平方向； ②只受重力的作用。两个分运动。
合运动速度角度方向始终在变，匀变速运动。
5.性质： ①初速度沿水平方向【食指匀】 ②只受重力作用【大拇指02落】 ③运动轨迹是曲线
1、探究平抛运动竖直分运动（1）实验器材持续改进质疑创新平抛运动演示装置、小锤、两球完全相同的小球。
二、探究平抛运动竖直和水平方向分运动的特点。
水平与同时是两个难点【事实上A球有个极其短暂加速瞬间才获得初速度，而此时B球已经开始下落，捶击到有初速度需要的加速时间忽略不计，所以实验是比较难成功的，看右边就是不水平导致的后期两个球不同高。】
（2）、平抛运动实验探究的理想化模型搭建思路
平抛运动为曲线，我们应该怎么采用什么样的思路来研究呢？
思路：运动的合成与分解。
①用小锤击打弹性金属片，原本弹力夹住B球，松开瞬间A 球沿水平方向立即就0加速到初速度【质疑创新】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。②A、B 两球同时开始运动。观察两球的运动轨迹，注意倾听它们落地的声音。③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，记录实验现象有什么变化。
思考讨论：通过实验你观察到那些现象，这一现象说明什么问题？距地高度一定位置发现不同时落地，因为同时性是理想化的。
（3）震撼人心的实验步骤
试一试，1找两个乒乓球或块橡皮或两个任意可以抛的，2塑料瓶，理想化模型不钻牛角尖，抛出你的第一个同时球，持续改进。
（4）等时验证平抛神器视频
（3）实验现象①实验现象无论A球的初速度多大，它总是与B球同时落地。②A球水平抛出时的速度愈大，它飞出的水平距离也就愈远。
按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，把平抛运动看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动。
识别真假：任一个分运动均与合运动同时，同时刻的球在相同的高度，右图频闪图哪里有问题为什么？
下落分运动是11个球，平抛合运动12个球，第一栏有四个球错误。
（5）频闪照相观察同时性
球有初速时与无初速度球保持水平才具有同时性
频闪彩色照相获得照片如下：可观察同时性
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213141516
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
频闪真图速度加快球会胀长
坐标系：用彩色频闪照相的方法，0.02秒拍照曝光一次，在感光器上得到不同时刻的位置。
以右图左边第一个小球的中心（第二个球为原点就成了斜抛运动）为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系， 将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中。
处5个球已知频闪5次为0.1秒
（7）收集数据，闪5次为0.1秒
（ 8）数学描述 思考：根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，你能分析小球在水平方向和竖直方向分运动的特点吗？
水平方向分运动的特点：结合表格和图象可知，在水平方向上小球在每0.1秒通过的路程都为3cm即：相同时间内通过的路程相等，所以在水平方向上做的是匀速运动【食指】；
结合表格和图象可知，在竖直方向上小球相同时间内通过的路程分别为：5cm、20cm、45cm……即为：1:3:5……，符合理想化的自由落体运动的规律。
竖直方向分运动的特点:
假如分运动与合运动可以不是同一个物体的前提下有：①平抛运动的下落时间与另一个球自由落体分运动的时间相等，不同物体替代的等时性。②平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，水平方向速度的大小不影响平抛运动在竖直方向上的运动，不同物体间替代的独立性。
方法3摔球砸印法、探究平抛运动水平方向分运动
（a）实验器材斜槽、白纸、图钉、方木板、密度大的重钢球砸、刻度尺、重锤、细线、三角板、铅笔、铁架台。
（b）实验步骤①用图钉将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。
②在木板左上角固定斜槽并使其末端点的切线水平。在纸上把这个O点记下来，利用重垂线画出通过O点的竖直线。
③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，落到挡板上砸中复写纸，在白纸上留下印迹.
⑤以O点为原点，画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。
④取下白纸用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起来就得出小球做平抛运动的轨迹。
⑥求小球平抛的初速度v0
视频：平抛运动与自由落体分运动的等时性。
（c）实验结论： 平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，竖直方向的速度大小不影响平抛运动在水平方向的运动。
平抛运动与水平方向的运动
　 ①保证斜槽末端点的切线水平，方木板竖直。②小球每次从斜槽上同一位置滚下。在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置。测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移特点。
测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0
水平方向上的匀速直线运动；竖直方向上的自由落体运动。
(11)怎样计算平抛物体的初速度？
（12）、实验 探究4
以一定初速平推小球，由背景网格描绘小球位置从而得运动轨迹数据。
步骤：1准备理想化网格，2球边上放根筷子，3靠筷子的摩擦力给球初速度，4得到球和筷子的运动轨迹。
实验探究收集证据，解释交流。
筷子角度慢慢变得陡峭起来，球的间距变得大了起来。
观察彩色频闪图像，探究筷子和球做平抛运动的特点。
瓶内装着水，保持出口管水平， 在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。
（13）、实验 探究5
一手两指描述直线分运动，另一手三指描述曲线合运动。大拇指负责描述有加速即有牛二的直线运动，初速度0的叫02，有初速度的叫12包括斜抛分速度造成的初速度；食指负责描述匀速直线运动。位移终点相对于起点是象棋象的走法，走田位，中指速度反方向，同马走日，从象末位置上回马。
合运动转速度方向轨迹形成力不变
解析　由题图x方向的速度－时间图像可知，在x方向的加速度为1.5 m/s2，x方向受力Fx＝ma=4*1.5=6 N，由题图y方向的位移－时间图像可知在y方向做匀速直线运动，速度大小为vy＝4 m/s，y方向受力Fy＝0.因此质点的初速度为5 m/s，A正确；受到的合外力恒为6 N，质点初速度方向37度与合外力方向不在同一条直线上，故做【月球上37度的上斜抛运动】匀变速曲线运动，B正确；
t＝0时，vx＝0，vy＝4 m/s.因而初速度v0＝4 m/s，C错误；由于初速度v0＝4 m/s，且沿y方向，F＝1.5 N，且沿x方向，故物体做匀变速曲线运动，D正确.
1、下列哪些因素会使“研究平抛运动”实验的误差增大（　　）A．小球与斜槽之间有摩擦； B．安装斜槽时其末端水平 ；C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点 ；D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较远 。
2、利用如图所示的装置研究平抛运动。为了画出一条钢球做平抛运动的轨迹，在安装调试装置和实验操作时，下列要求不必要的是（　）A．斜槽必须是光滑的 B．记录轨迹的白纸必须在竖直平面内 C．斜槽末端的切线必须调成水平 D．钢球每次必须从斜槽上同一位置滚下
3、平抛物体的运动规律可概括为两条：第一条，水平方向做匀速直线运动；第二条，竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动。可做下面的实验，如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出，同时B球被松开，两球同时落到地面，则这个实验（　　）A．只能说明上述规律中的第一条 B．只能说明上述规律中的第二条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律
4、如图甲所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图，图乙是利用该装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是（　　）A．斜槽轨道太光滑 B．斜槽轨道末端切线不水平 C．释放小球时速度不为0 D．从不同位置释放小球
1、一个学生在“探究平抛物体运动”的实验中描出了如图所示的几个实验点，其中偏差较大的实验点B产生的原因可能是（　　）A．小球滚下的高度较其它各次高 B．小球滚下的高度较其它各次低 C．小球在运动中遇到其它各次没有遇到的阻碍 D．小球开始滚下时，实验者已给它一个初速度
2、“研究平抛物体的运动”实验的装置如图所示，在实验前应（　）A．将斜槽的末端切线调成水平 ；B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放； D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点 。
3、（1）用如图甲所示的装置探究平抛运动规律。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
平抛运动在竖直方向为自由落体运动
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（2）图乙为用描点法画小球做平抛运动轨迹的实验装置，实验时，让小球多次沿同一轨道运动，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求。将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：————A．斜槽的末端切线必须水平B．斜槽轨道必须光滑且每次释放小球的位置必须不同C．每次必须从同一位置由静止开始释放小球D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线F．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降G．将球经过的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（3）某同学采用频闪摄影的方法拍摄“小球做平抛运动”的照片，如图丙是照片的一部分，已知图中小方格的边长L=5cm，设A到B的时间间隔为T，则T=_______s；小球平抛的初速度v0=_______m/s；（取g=10m/s2），小球在B点的速度大小vB=_______m/s；小球从抛出点到B点运动的时间tB=_______s。
【指要懂描述法：玩一玩，如图左手食指粉色箭头拇指绿色箭头，右手速轨力三指的角度沿着时间轴顺序指示的合速度方向旋转，重力向下所以小指回勾左右手可互换。】
合力与速度不共线曲线运动
变加速曲线运动a变值或变向不变值合力为变力
六种合外力非0变速2~6是多态合成变速
0.合外力为零匀速直线运动或者静止
12合力为恒力匀变速直线运动a为定值，有初速
0313合力为变力变加速直线运动a为变值
6变加速圆周运动a不为0,V大小变，点变力重新算
02合力为恒力匀变速直线运动a为定值，无初速
5匀速率圆周运动a大小固定,V大小不变
04/14合力为恒力匀变速曲线运动a既定值又定向
食指 大拇指 中无名指小指
7种物体运动合力速度关系辨别