5-3 實驗：探究平拋運動的特點（教學課件）（人教版2019必修第二冊）

第五章

人教版

高中物理必修二第3節(jié)

實驗：探究平拋

運動的特點頻閃照相法02描軌跡法01噴水法03總結(jié)提升05傳感器法04

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。

課堂引入

如果初速度是沿水平方向的，這樣的拋體運動就叫作平拋運動。

平拋運動有什么特點呢？我們可不可以通過實驗進行探究呢？課堂引入思考：平拋運動的軌跡是曲線，比較復雜。如果我們能把這個復雜的曲線運動分解為兩個相對簡單的、我們比較熟悉的直線運動，或許就能找到平拋運動的特點。如果這兩個分運動研究清楚了，平拋運動的規(guī)律自然就清楚了。思路：沿豎直方向和水平方向分解。實驗思路具體有哪些實驗方案呢？方案一：描軌跡法PART011.用實驗的方法描出平拋運動的軌跡。2.判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線。3.根據(jù)平拋運動的軌跡求其初速度。實驗目的011.利用追蹤法逐點描出小球運動的軌跡。2.建立坐標系，如果軌跡上各點的y坐標與x坐標間的關(guān)系具有y=ax2的形式(a是一個常量)，則軌跡是一條拋物線。3.測出軌跡上某點的坐標x、y，據(jù)x=v0t、y=得初速度實驗原理02斜槽、小球、木板、白紙（坐標紙）、圖釘、鉛垂線、刻度尺、鉛筆等。斜槽小球白紙木板鉛垂線鐵架臺實驗器材031.調(diào)整木板豎直（利用重錘線）2.調(diào)節(jié)斜槽末端水平3.安裝白紙和復寫紙4.確定坐標軸：小球在斜槽末端時，小球球心在白紙上的投影為原點5.確定小球的釋放點：同一組實驗應使小球在同一位置釋放6.描繪運動軌跡：擋板在不同高度時記錄小球撞擊點（也可以用鉛筆記錄小球下落過程中的位置），用平滑的曲線連接。實驗步驟04實驗視頻05

取下白紙，以O點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。在豎直方向由原點（拋出點）開始連續(xù)截取四段位移OE、OF、OG、OH分別為h、4h、9h、16h。在軌跡曲線上找到相對應的位置，并在水平方向上標出對應的點，并測量四段位移OA、AB、BC、CD的長度。結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi),四段位移近似相等，即AB=BC=CD=DE數(shù)據(jù)處理06X4X3X2X1yh5h3h7hxO

在平拋運動的軌跡上，豎直位移為h、3h、5h……，它們對應的四段水平位移相等。說明：平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。實驗規(guī)律072.圖像法:建立y-x2坐標系,根據(jù)所測量的各個點的x坐標值計算出對應的x2值,在坐標系中描點,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。1.代數(shù)計算法:將各點(如M2點)的坐標(x,y)代入y=ax2求出常數(shù)a,看計算得到的a值在誤差允許的范圍內(nèi)是否是一個常數(shù)。判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線的方法08記住原點xyxyOxyx1x2y1y2沒記住原點計算平拋運動的初速度09安裝斜槽時,其末端切線不水平,導致小球離開斜槽后不做平拋運動。建立坐標系時,坐標原點的位置確定不準確,導致軌跡上各點的坐標不準確。小球每次自由滾下時起始位置不完全相同,導致軌跡出現(xiàn)誤差。確定小球運動的位置時不準確,會導致誤差。量取軌跡上各點坐標時不準確,會導致誤差。誤差分析10實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平。方木板必須處于豎直平面內(nèi)。小球每次必須從斜槽上同一位置滾下。坐標原點不是槽口的端點,應是小球出槽口時球心在木板上的投影點。小球開始滾下的位置高度要適中,一般以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。在軌跡上選取離坐標原點O點較遠的一些點來計算初速度。注意事項11方案二：頻閃照相法PART02實驗視頻方案三：噴水法PART03oxy水平噴出的細水柱即為平拋運動的軌跡如圖，倒置的飲料瓶內(nèi)裝有水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細管，其中一根彎成水平，加上一個很細的噴嘴。實驗概述方案四：傳感器法PART04用傳感器和計算機可以方便地描出做平拋運動的物體的軌跡。設計原理如圖所示。(請參考課本P12——拓展學習）實驗原理01實驗視頻02總結(jié)提升PART05方案一：描軌跡法方案二：頻閃照相方案三：噴水法方案四：傳感器課堂小結(jié)【練習1】（2022·北京房山·高二學業(yè)考試）跳臺滑雪是一種勇敢者的運動，運動員穿專用滑雪板從跳臺飛出，在空中飛行一段距離后著陸。某運動員從跳臺A處沿水平方向飛出在斜坡B處著陸，如圖所示。不計空氣阻力。以地面為參考系，運動員從跳臺邊緣的A點水平滑出，在空中做（）A．平拋運動

B．自由落體運動C．勻速直線運動

D．勻加速直線運動【參考答案】A課堂練習【練習2】（2021·廣西·鐘山中學高一階段練習）(多選)在研究平拋運動的實驗中，某小組所用的實驗裝置和采集到的頻閃照片如圖所示，其中A球做平拋運動，B球做自由落體運動。觀察照片中A球和B球在任一時刻的高度，以及相同時間間隔內(nèi)A球在水平方向的位移，可以發(fā)現(xiàn)（）A．A球在豎直方向做自由落體運動B．A在水平方向做勻速直線運動C．兩球落地時間相同D．B球先落地【參考答案】ABC課堂練習【練習3】（2022·山東菏澤·高一期末）兩個同學根據(jù)不同的實驗裝置，“進行了探究平拋運動的特點”的實驗：【參考答案】在豎直方向上做自由落體運動

課堂練習（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置，用小錘擊打彈性金屬片，使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，這說明平拋運動的物體______。【練習3】（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置，兩個末端都水平的相同弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與光滑的水平板接觸，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在軌道出口處的水平初速度v0______。（3）現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使它們同時分別從軌道M、N的末端射出，實驗可觀察到在E處P球擊中Q球，改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到P球擊中Q球的現(xiàn)象，這說明平拋運動的物體______?！緟⒖即鸢浮肯嗟?/p>

在水平方向上做勻速直線運動課堂練習【練習4】（2022·安徽·蒙城第一中學高三階段練習）圖甲是某種“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P小球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【參考答案】BC課堂練習【練習4】（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（3）若用一張印有小方格（小方格的邊長為L=10cm，）的紙記錄P小球的軌跡，小球在同一初速平拋運動途中的幾個位置如圖乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g=10m/s2。則P小球平拋的初速度的大小為_____m/s。若以a點為坐標原點，水平向右為x軸，豎直向下為y軸，則拋出點的坐標為_______（結(jié)果以cm為單位）。【參考答案】D

2

（-10，-1.25）課堂練習【練習5】（2022·山東·新泰市第一中學高一階段練習）圖甲是“研究平拋物體的運動”的實驗裝置圖。（1）實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線___________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋___________?！緟⒖即鸢浮克?/p>

初速度相同

課堂練習【練習5】（2）圖乙是正確實驗取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點，則此小球作平拋運動的初速度為___________m/s。（g取9.8m/s2）（3）在另一次實驗中將白紙換成方格紙，每小格的邊長L=5cm，通過實驗記錄了小球在運動途中的三個位置，如圖丙所示，則該小球做平拋運動的初速度為___________m/s，B點的豎直分速度為___________m/s。（g取10m/s2）【參考答案】1.6

1.5

2課堂練習【練習6】某同學用如圖甲所示裝置做“研究平拋運動”的實驗，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標紙上描出了小球水平拋出后的運動軌跡，但不慎將畫有軌跡圖線的坐標紙丟失了一部分，剩余部分如圖乙所示。圖乙中水平方向與豎直方向每小格的長度均為0.1m，P1、P2和P3是軌跡圖線上的3個點，P1和P2、P2和P3之間的水平距離相等。完成下列填空：（重力加速度g取

）0.601.600.60課堂練習【練習6】某同學用如圖甲所示裝置做“研究平拋運動”的實驗，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標紙上描出了小球水平拋出后的運動軌跡，但不慎將畫有軌跡圖線的坐標紙丟失了一部分，剩余部分如圖乙所示。圖乙中水平方向與豎直方向每小格的長度均為0.1m，P1、