新教材同步備課2024春高中物理第5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實驗?zāi)繕?biāo)1．探究平拋運動豎直分運動的特點。2．探究平拋運動水平分運動的特點。必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備01關(guān)鍵能力·情境探究達成02類型一實驗原理與操作類型二數(shù)據(jù)處理和誤差分析類型三創(chuàng)新實驗設(shè)計類型一實驗原理與操作【典例1】用如圖甲所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。(1)下列實驗條件必須滿足的有________。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末段水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球√√(2)為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系。a．取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________(選填“最上端”“最下端”或“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時________(選填“需要”或“不需要”)y軸與重垂線平行。球心需要

大于

(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是________。A．從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B．用頻閃照相法在同一底片上記錄平拋鋼球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡√√[解析]根據(jù)平拋運動的規(guī)律：水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動解答。(1)本實驗中要保證鋼球飛出斜槽末端時的速度水平，即鋼球做平拋運動，且每次飛出時的速度應(yīng)相同，所以只要每次將鋼球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故B、D正確。

(3)平拋運動的特性：初速度為v0，加速度為g，細管水平噴出水柱滿足要求，A正確；用頻閃照相法在同一底片上記錄鋼球不同時刻的位置即平拋運動的軌跡上的點，平滑連接在一起即為平拋運動軌跡，所以此方案可行，B正確；將鉛筆垂直于豎直的白板放置，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力，所以鉛筆做的不是平拋運動，故此方案不可行，C錯誤。類型二數(shù)據(jù)處理和誤差分析【典例2】

(2021·全國乙卷)某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖乙所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5cm，該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖乙中標(biāo)出。完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運動到圖乙中位置

A時，其速度的水平分量大小為________m/s，豎直分量大小為____________m/s。

1.02.0(2)根據(jù)圖乙中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2。

9.7類型三創(chuàng)新實驗設(shè)計【典例3】如圖所示，探究平拋運動的特點的實驗裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的標(biāo)尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運動的初速度v0、飛行時間t和水平位移d，記錄在表中。v0/(m·s－1)0.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d/cm21.730.338.646.4(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時，小球水平位移d與其初速度v0成________關(guān)系。[解析]由題表中數(shù)據(jù)可知，h一定時，小球的水平位移d與其初速度v0成正比關(guān)系。正比

[解析]該同學(xué)計算時重力加速度取的是10m/s2，而實際重力加速度約為9.8m/s2，故導(dǎo)致約3ms的偏差。計算時重力加速度取值(10m/s2)大于實際值(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個實驗，竟發(fā)現(xiàn)測量值t′依然大于自己得到的理論值t理′，但二者之差在3～7ms之間，且初速度越大差值越小。對實驗裝置的安裝進行檢查，確認斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是__________。[解析]光電門傳感器置于槽口的內(nèi)側(cè)，使時間的測量值大于理論值，且初速度越大，二者差值越小。見解析學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測031．在“研究平拋物體的運動”的實驗中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_______。12345[解析]將小球放在斜槽末端水平部分，看小球能否保持靜止。見解析(2)小球拋出點的位置必須及時記錄在白紙上，然后從這一點畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來確定的。[解析]用重垂線來確定豎直線最準(zhǔn)確。(3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，他在安裝實驗裝置和進行實驗操作時的失誤是____________________________________________________。[解析]坐標(biāo)原點應(yīng)在平拋起點的重心位置，即坐標(biāo)原點應(yīng)該是小球在槽口時重心在白紙上的水平投影點。12345重垂線坐標(biāo)原點應(yīng)該是小球在槽口時重心在白紙上的水平投影點2．在“探究平拋運動的特點”實驗中：(1)關(guān)于該實驗的注意事項，下列說法正確的是________。A．小球每次可以從斜槽上不同的位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．建立坐標(biāo)系時，應(yīng)該用重垂線來確定y軸D．要使描繪的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些12345[解析]為了保證小球每次平拋運動的初速度相等，讓小球每次從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不一定需要光滑，故A、B錯誤。建立坐標(biāo)系時，應(yīng)用重垂線來確定y軸，故C正確。要使描繪的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些，故D正確?！獭?2)現(xiàn)讓小球多次由同一位置由靜止從斜槽上滾下，在白紙上依次記下小球的位置，某同學(xué)得到的記錄紙如圖所示，從圖中可看出該實驗裝置存在的問題：_____________________。12345[解析]由圖可知，小球做斜拋運動，可知實驗裝置中斜槽末端未保持水平。斜槽末端未保持水平3．(1)在用描點法做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點畫出小球做平拋運動的軌跡，為準(zhǔn)確的描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，你認為正確的有________。A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B．每次必須由靜止釋放小球C．記錄小球經(jīng)過不同高度的位置時，每次必須嚴(yán)格地等距離下降D．將球經(jīng)過不同高度的位置記錄在紙上后取下紙，用直尺將點連成折線12345[解析]斜槽的末端保持水平，使得小球有水平初速度，故A正確；每次必須由靜止從同一高度下落，使得小球離開時具有相同的速度，故B正確；記錄小球經(jīng)過不同高度的位置時，不需等距離下降，故C錯誤；小球的運行軌跡是平滑曲線，不能畫成折線，故D錯誤?！獭?2)某次實驗畫出小球運動的軌跡如圖中曲線所示，A、B、C是曲線上的三個點，取A點為坐標(biāo)原點，坐標(biāo)如圖所示，重力加速度g取10m/s2，則小球由A到B的時間t＝________s，小球做平拋運動的初速度v0＝________m/s，小球經(jīng)過B點時速度為________m/s。123450.12

123454．頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段。在暗室中，照相機的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示裝置探究平拋運動規(guī)律。他們分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝了頻閃儀器并進行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點，P為運動軌跡上某點。根據(jù)平拋運動規(guī)律分析下列問題(

g取10m/s2)。12345(1)圖乙中，頻閃儀器A所拍攝的頻閃照片為________[選填“(a)”或“(b)”]。12345[解析]小球做平拋運動時，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動，故頻閃儀器A所拍攝的頻閃照片為(b)。(b)(2)測得圖乙(a)中OP距離為45cm，(b)中OP距離為30cm，則小球做平拋運動的初速度大小應(yīng)為____________m/s，小球在P點速度大小應(yīng)為____________m/s。12345

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5．同學(xué)在研究平拋運動時，發(fā)現(xiàn)原來的實驗方法不容易確定平拋小球在運動中的準(zhǔn)確位置。于是，在實驗中用了一塊平木板附上復(fù)寫紙和白紙，豎直立于正對槽口前某處，如圖所示，使小球從斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕跡A，將木板向后移動距離x，再使小球從斜槽上同樣高度滑下，小球撞在木板上留下痕跡B，將木板再向后移動距離x，小球再從斜槽上同樣高度滑下，再得到痕跡C。A、B間的距離為y1，A、C間的距離為y2。若測