高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动3 实验：探究平抛运动的特点优质ppt课件

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1.知道抛体运动和平抛运动，知道用运动分解的方法研究平抛运动。2.会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。3.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.了解科学探究中获取数据及处理数据的办法。
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？
1．抛体运动：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。
2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动就叫作平抛运动。
①条件: 初速度沿水平方向； 忽略空气阻力，只受重力。
②性质：匀变速曲线运动
思考与讨论： 平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。如果我们能把这个复杂的曲线运动分解为两个相对简单的、我们比较熟悉的直线运动，或许就能找到平抛运动的特点。
（1）建立平面直角坐标系；
（2）化曲为直，将运动进行分解。
2.分解为哪两个方向的运动？两个方向分别做什么运动？
【方案一】频闪照相(或视频录制)的方法
(1)通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示)；
(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。
在误差允许的范围内，四段水平位移近似相等；且四段水平位移所用的时间相等。竖直方向Δh=gT2
实验结论： 平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动；竖直方向的自由落体运动。
【方案二】分别研究水平方向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)如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做 运动；同时B球被释放，做 运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。 (2)分别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 ，说明平抛运动在竖直方向的分运动为 。
【实验器材】斜槽、小球、木板、白纸（坐标纸）、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
1.调整木板竖直（利用重锤线）2.调节斜槽末端水平3.安装白纸和复写纸4.确定坐标轴：小球在斜槽末端时，小球球心在白纸上的投影为原点5.确定小球的释放点：同一组实验应使小球在同一位置释放6.描绘运动轨迹：挡板在不同高度时记录小球撞击点（也可以用铅笔记录小球下落过程中的位置），用平滑的曲线连接。
取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
在竖直方向由原点（抛出点）开始连续截取四段位移OE、OF、OG、OH分别为h、4h、9h、16h。在轨迹曲线上找到相对应的位置，并在水平方向上标出对应的点，并测量四段位移OA、AB、BC、CD的长度。
结论：在误差允许范围内,四段位移近似相等，即AB=BC=CD=DE
在平抛运动的轨迹上，竖直位移为h、3h、5h……，它们对应的四段水平位移相等。
说明：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
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。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。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。确定小球运动的位置时不准确,会导致误差。量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。
实验中必须调整斜槽末端的切线水平。方木板必须处于竖直平面内。小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。小球开始滚下的位置高度要适中,一般以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
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。设计原理如图所示。
1.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
2.如图所示，研究一平抛运动时，两个完全相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，现将小铁球P、Q同时释放，以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出。仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，总能观察到P球击中Q球，则（ ） A. 说明P球在离开轨道后水平方向的分运动是匀速直线运动 B. 说明P球在离开轨道后水平方向的分运动是匀加速直线运动 C. 说明P球在离开轨道后竖直方向的分运动是自由落体运动 D. 能同时说明上述选项A、C所述的规律
3.（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＝ 10 m/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 2 m/s D. 小球平抛初速度为 1 m/s
4.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线___________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛___________。
【参考答案】水平  初速度相同   
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为拋出点，则此小球作平抛运动的初速度为___________m/s。（g取9.8m/s2）（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平拋运动的初速度为___________m/s，B点的竖直分速度为___________m/s。（g取10m/s2）
【参考答案】1.6     1.5     2