人教版高中物理必修第二冊第五章3實驗：探究平拋運動的特點課件

3．實驗：探究平拋運動的特點第五章

拋體運動[實驗?zāi)繕薦

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)儲備探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達成類型一實驗原理與操作【典例1】在做“研究平拋運動”的實驗時，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡，實驗裝置如圖所示。

(1)實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是________。A．鉛垂線 B．秒表C．彈簧測力計 D．天平(2)實驗時將固定有斜槽的木板放在實驗桌上，實驗前要檢查斜槽末端是否水平，請簡述你的檢查方法_________________________________________________________________________________________________。A

將小球放在斜槽末端的任意位置，小球靜止不動，則斜槽末端水平(或用水平儀檢查斜槽末端是否水平)(3)關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是________。A．小球釋放的初始位置越高越好B．每次小球要從同一高度由靜止釋放C．實驗前要用鉛垂線檢查坐標紙上的豎線是否豎直D．小球的平拋運動要靠近木板但不接觸BCD(4)在做“研究平拋運動”的實驗時，坐標紙應(yīng)當固定在豎直的木板上，圖中坐標紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是________。A

BC

DC[解析]

(1)實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，還需要的是鉛垂線。故選A。(2)將小球放在斜槽末端的任意位置，小球靜止不動，則斜槽末端水平(或用水平儀檢查斜槽末端是否水平)。(3)小球釋放的初始位置并非越高越好，若是太高，導(dǎo)致水平拋出的速度太大，實驗難以操作，故A錯誤；因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故B正確；小球在豎直方向做自由落體運動，水平方向做勻速運動，為了正確描繪其軌跡，必須使坐標紙上的豎線是豎直的，故C正確；實驗要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線，故D正確。(4)斜槽末端是水平的，小球做平拋運動，要分解為水平方向和豎直方向的分運動，故方格紙應(yīng)該水平豎直，坐標原點應(yīng)該與小球在斜槽末端靜止時在木板上的投影重合，故C正確，ABD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(a)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(b)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(b)中標出。完成下列填空：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)小球運動到圖(b)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。(2)根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2。1.02.09.7

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。(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。v0/(m·s－1)0.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d/cm21.730.338.646.4正比

計算時重力加速度取值(10m/s2)大于實際值見解析[解析]

(1)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。(2)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。(3)光電門傳感器置于槽口的內(nèi)側(cè)，測量距離大于飛行距離，使時間的測量值大于理論值，且初速度越大，二者差值越小。應(yīng)用遷移·隨堂評估自測1．某學(xué)習(xí)小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。243題號15(1)在圖1中用小錘敲擊鐵片，觀察到A、B兩個小球________，則說明平拋運動在豎直方向上做________運動。同時落地自由落體(2)在圖2中同時斷電后P、Q兩個小球同時沿著斜槽滾下，觀察到P、Q兩個小球撞在一起，則說明平拋運動在________方向上做__________運動。(3)圖3是實驗室內(nèi)研究平拋運動的裝置。以下實驗過程的一些做法，其中合理的有________(多選)。A．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．每次小球應(yīng)從同一位置由靜止釋放243題號15水平勻速直線AC[解析]

(1)由于任意高度，平拋運動和自由落體運動都會同時落地，說明平拋運動在豎直方向上做自由落體運動。(2)在題圖2中同時斷電后P、Q兩個小球同時沿著斜槽滾下，觀察到P、Q兩個小球撞在一起，則說明平拋運動在水平方向方向上做勻速直線運動。(3)為保證小球做平拋運動初速度水平，安裝斜槽軌道，使其末端保持水平，故A正確；為保證小球做平拋運動初速度相同，故每次小球應(yīng)從同一位置由靜止釋放，故B錯誤，C正確。243題號152．用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的特點。243題號15(1)關(guān)于實驗，下列做法正確的是________(填選項前的字母)。A．選擇體積小、質(zhì)量大的小球B．借助鉛垂線確定豎直方向C．先拋出小球，再打開頻閃儀D．水平拋出小球243題號15ABD(2)圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做________________運動；根據(jù)__________________________________，可判斷A球水平方向做勻速直線運動。(3)某同學(xué)使小球從高度為0.8m的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動(每秒頻閃25次)，最多可以得到小球在空中運動的________個位置。(g取10m/s2)243題號15自由落體運動A球相鄰兩位置水平距離相等10[解析]

(1)用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，選擇體積小、質(zhì)量大的小球可以減小空氣阻力的影響，A正確；本實驗需要借助鉛垂線確定豎直方向，B正確；實驗過程先打開頻閃儀，再水平拋出小球，C錯誤，D正確。(2)根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可以判斷出A球豎直方向做自由落體運動；根據(jù)A球相鄰兩位置水平距離相等，可以判斷A球水平方向做勻速直線運動。243題號15

243題號153．某學(xué)習(xí)小組利用不同的實驗裝置，進行探究平拋運動規(guī)律的實驗：(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。為了驗證做平拋運動的小球在豎直方向做自由落體運動，用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(guān)于該實驗，下列說法正確的有________。A．兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B．兩球的質(zhì)量可以不相等C．兩球應(yīng)同時落地D．應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗E．實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動243題號15BCD(2)乙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖乙所示的小球做平拋運動的照片，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果重力加速度g取10m/s2，照相機的閃光頻率為________Hz；小球平拋的初速度大小為________m/s，經(jīng)過B點時的豎直分速度大小為________m/s。(所有結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)243題號15101.52.0[解析]

(1)根據(jù)實驗結(jié)果可知平拋運動在豎直方向上的分運動是自由落體運動，因此實驗時需要A、B兩球從同一高度開始運動，不需要兩球質(zhì)量相等，故A錯誤，B正確；小錘打擊彈性金屬片后，A球做平拋運動，B球做自由落體運動，A球在豎直方向上的運動情況應(yīng)該跟B球相同，因此兩球同時落地，故C正確；為探究實驗的科學(xué)性，應(yīng)改變裝置的高度多次實驗，故D正確；本實驗只能說明A球在豎直方向的運動性質(zhì)，不能說明A球在水平方向做勻速直線運動，故E錯誤。故選BCD。243題號51

243題號514．某學(xué)習(xí)小組用圖甲所示裝置研究平拋運動在豎直方向的運動規(guī)律。實驗操作是：使完全相同的小球A、B處于同一高度，用小錘輕擊彈性金屬片，使A球水平飛出，同時B球被松開。243題號51(1)小組同學(xué)們觀察到的現(xiàn)象是：小球A、B________(選填“同時”或“不同時”)落地。多次改變圖甲中實驗裝置的離地高度后，重復(fù)上述操作，均有相同的實驗現(xiàn)象，同學(xué)們根據(jù)這些現(xiàn)象大膽猜想：平拋運動在豎直方向的分運動為________________。若增大小錘敲擊力度，則小球A、B________(選填“同時”或“不同時”)落地。243題號5同時自由落體運動同時1(2)為進一步驗證猜想，該小組同學(xué)利用頻閃相機得到了小球做平拋運動時的頻閃照片如圖乙，已知相機的閃光頻率為f，結(jié)合比例尺測得小球在圖中L、M、N三個位置時球心在豎直方向的間距分別為y1、y2，則可得到豎直方向的加速度a＝__________，經(jīng)驗證，此值與當?shù)刂亓铀俣仍趯嶒炚`差內(nèi)接近相等，即可證明實驗猜想。

243題號5

1

243題號515．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。