實驗：探究平拋運動的特點

第五章拋體運動5.3

實驗：探究平拋運動的特點目錄一、上節(jié)回溯三、小結四、練習二、知識講解一、上節(jié)回溯1．合速度；2．分速度；3．合速度和分速度的關系；4．運動的合成；5．運動的分解；

以下運動有什么共同的特點？拋體運動二、知識講解——平拋運動標槍的運動籃球的運動鉛球的運動以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力的作用，這時的運動叫作拋體運動。1．如果拋體運動的初速度是沿水平方向，這樣的拋體運動就叫作平拋運動；2．物體做平拋運動的條件：初速度水平，只受重力作用；3．平拋運動的性質(zhì)：勻變速曲線運動。平拋運動二、知識講解——平拋運動思考：平拋運動的運動有什么特點，即做平拋運動的物體速度和位移隨時間的變化關系是怎樣的？問題1：平拋運動是曲線運動，我們應當用什么方法來研究曲線運動？實驗思路二、知識講解——實驗設計問題2：平拋運動應該分解為哪兩個方向的運動？為什么？問題3：根據(jù)豎直方向上的受力與運動情況，你認為平拋運動在豎直方向上的分運動應是什么運動？問題4：若要證明你分析的結論，你要如何設計實驗來證明？需要哪些器材？1．研究方法：（1）建立平面直角坐標系；（2）化曲為直，將平拋運動分解為水平和豎直方向上的兩個直線運動，分別驗證。2．理論猜想：（1）水平方向：有初速度，不受力，勻速直線運動；（2）豎直方向：無初速度，只受重力，勻變速直線運動；實驗思路二、知識講解——實驗設計利用頻閃照相方案一二、知識講解——進行實驗通過頻閃照片，我們很容易看出，平拋運動可以分解為水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動。探究平拋運動豎直方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗利用小錘敲擊彈性金屬片，小球

A沿水平方向飛出，做平拋運動；同時小球

B被釋放，做自由落體運動，觀察兩球的運動軌跡，比較它們落地時間的先后。改變敲擊的力度大小，再觀察比較兩小球的落地時間和運動軌跡。思考：為什么只要比較小球是否同時落地，就能證明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動？探究平拋運動豎直方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗問題1：能否保證A、B兩球同時開始運動？你能否觀察到兩球同時落地，若不能，該怎么辦？問題2：一次同時落地能否說明猜想已經(jīng)得到了驗證？改變小球下落的高度和改變打擊力度，多做幾次實驗的目的是什么？問題3：實驗結果說明了什么？你能表述平拋運動在豎直方向分運動的特點嗎？探究平拋運動水平方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗問題1：對于斜槽上滾出的小球，如何保證小球水平拋出？問題2：如何記錄小球的位置？問題3：如何記錄小球在不同時刻的位置？如果需要多次實驗才能記錄多個時刻的位置，你如何確保運動的同一性？探究平拋運動水平方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗1．如圖所示，安裝實驗裝置。2．將一張白紙和復寫紙固定在裝置的背板上。3．調(diào)節(jié)斜槽M末端水平。4．讓小球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運動。小球落到傾斜的擋板上后，就會擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡。5．上下調(diào)節(jié)擋板N，讓小球從斜槽的同一高度滾下，通過多次實驗，在白紙上記錄小球所經(jīng)的多個位置。探究平拋運動水平方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗問題4：你所記錄的多個小球位置之間的時間間隔相等嗎？為了獲取相同時間間隔的點，你有什么辦法？問題5：為了定量研究需要建立坐標系，坐標原點在哪里？坐標軸如何確定？問題6：如何畫出軌跡？如何在軌跡上確定時間間隔相等的點？探究平拋運動水平方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗

把小球放在斜槽末端出槽口的位置，記下小球球心在背板上的投影點記為點O，取下白紙，用一條光滑曲線將白紙上所有的點連接起來，以O

為原點，水平方向為x

軸，豎直方向為y

軸建立直角坐標系。要取相等時間間隔的點，根據(jù)自由落體運動的位移公式

h＝gt2/2我們可以得出，在相鄰相等的時間間隔內(nèi)物體所發(fā)生的位移之比為1:3:5:…:(2n－1)，那么我們就可以從坐標系的縱軸上選取長度分別為h，3h，5h，7h

的相鄰線段，即選取縱坐標分別為

h，4h，9h，16h的四個點。探究平拋運動水平方向的運動特點方案二二、知識講解——進行實驗Oyxh4h9h16hx1x2x3x4問題7：如圖所示，這些點之間的水平位移存在什么特點？說明了水平方向是什么運動？你能寫出水平方向的速度與位移的表達式嗎？問題

8：如果實驗結果與你的推論之間有一些差異，原因可能有哪些？誤差分析二、知識講解——進行實驗（1）安裝斜槽時，其末端不水平；（2）鋼球做平拋運動時受空氣阻力影響；（3）鋼球每次滾下的初位置不相同；（4）建立坐標系時，誤將斜槽口在背板上的投影點作為坐標原點。三、小結1．拋體運動；2．平拋運動；3．平拋運動豎直分運動的特點；4．平拋運動水平分運動的特點；四、練習1．在“探究平拋運動的特點”的實驗中，用如圖所示裝置描繪軌跡。實驗前，將斜槽M的末端調(diào)節(jié)水平，再將一張白紙和復寫紙固定在背板上。N

是可上下調(diào)節(jié)的一個水平放置的擋板，擋板與背板之間成“V”夾角。鋼球飛出后落到N上，就會擠壓復寫紙留下痕跡。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。關于實驗過程，下列說法正確的是（）A．鋼球可以從斜槽上不同位置由靜止釋放B．重垂線只是用來檢驗背板是否豎直C．白紙固定在復寫紙的外面D．在描出的軌跡上，從拋出點開始依次取豎直方向比值為1∶3∶5的三段位移，則對應水平方向的三段位移之比接近1∶1∶1D四、練習2．某同學設計了一個探究平拋運動特點的家庭實驗裝置。如圖所示，在水平桌面上放置一個斜面，把桌子搬到墻的附近，把白紙和復寫紙附在墻上。第一次讓桌子緊靠墻壁，從斜面上某一位置由靜止釋放鋼球，在白紙上得到痕跡A，以后每次將桌子向后移動相同的距離x，每次都讓鋼球從斜面的同一位置滾下，重復剛才的操作，依次在白紙上留下痕跡B、C、D，測得AB、BC、CD

間的距離分別為y1、y2和y3，設小鋼球離開水平桌面運動后運動到痕跡B、C、D的時間分別為t1、t2和t3。下列關于本實驗的操作或判斷錯誤的是（）A．實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到桌面與重錘線垂直B．每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了具有相同的水平初速度C．如果操作與測量正確，可得y1∶y2∶y3＝1∶2∶3D．如果操作與測量正確，可得t1∶t2∶t3＝1∶2∶3C四、練習3．為了探究平拋運動規(guī)律，老師做了如下兩個演示實驗：（1）為了說明平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，用如圖甲所示裝置進行實驗。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開自由下落。關于該實驗，下列說法正確的有：_________；A．若兩球的質(zhì)量不同，則兩球落到地面所用的時間不同B．只做一次實驗發(fā)現(xiàn)兩球同時落地，即可以得到實驗結論C．應改變小球離地的高度和小錘擊打的力度多次實驗D．本實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動（2）如圖乙所示，兩個相同的弧形軌道M、N位于同一豎直面內(nèi)，其中M軌道末端水平，N軌道的末端與光滑的水平地面相切。兩個完全相同的小鋼球P、Q，以相同的水平初速度同時從軌道M、N的末端射出，觀察到P落地時與Q相遇。只改變弧形軌道M的高度，多次重復實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象。這說明：

。C平拋運動在水平方向上做勻速直線運動四、練習4．在“研究平拋物體運動”的實驗中，某同學記錄了運動軌跡上三點A、B、C，以A為坐標原點，建立坐標系，如圖所示。則小球平拋初速度大小為_______m/s；小球做平拋運動的初始位置的橫坐標為______m、縱坐標為______m。（取g＝10m/s2）1－0.1－0.05四、練習5．在探究平拋運動的規(guī)律時，可以選用如圖所示的各種裝置圖，則以