粤教版物理高中必修第二册课件1.3.2 实验 探究平抛运动的特点

第三节平抛运动第1课时实验：探究平抛运动的特点 1.知道什么是平抛运动及其条件，知道平抛运动是一种匀变速曲线运动。2.通过实验探究和分析，知道平抛运动的特点和规律，提高观察分析能力。3.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。实验目的 一、探究平抛抛体运动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。2.平抛运动：①初速度沿水平方向②只受重力的作用3.平抛运动的特点 (1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.BAV0 BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. BAV0(1)水平方向观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上. xy对A球B球:因为Fx=0则ax=0所以A、B两球在水平方向上均做匀速直线运动. (2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落.AB AB(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. ABv0(2)竖直方向观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,B球获得一水平初速度,A球自由下落. 对于A、B两球:FyA=FyB=mgvy0=0xy所以A、B两球在竖直方向上均做自由落体运动 由上面的实验,得知平抛运动:水平方向为匀速直线运动竖直方向为自由落体运动 例1某探究实验小组的同学要研究平抛物体的运动，该小组同学利用如图所示的实验装置探究平抛运动。（1）首先采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，将观察到两球（选填“同时”或“不同时”）落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，仍能观察到相同的现象，这说明。（选填所述选项前的字母）A.平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动B.平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动C.能同时说明选项A、B所述的规律甲同时A （2）然后采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道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，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后同时切断电源，使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是P球将击中Q球（选填“能”或“不能”）。仅仅改变弧形轨道M距水平板的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明。（选填所述选项前的字母）A.平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动B.平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动C.不能说明选项A、B所描述规律中的任何一条乙能B 例2［多选］如图所示，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，电磁铁E装在与轨道M最低点等高处的某一水平位置。调C、D高度，使AC=BD，将小铁球P、Q、R分别吸在电磁铁C、D、E上，然后同时切断C、D电源，P、Q从弧形轨道滚下，当小球P运动到圆弧末端时由装置切断E电源，小球R开始下落，改变弧形轨道M的高度以及电磁铁E的位置，重复以上步骤，经过多次实验发现，P、Q、R三球总能在水平面相撞。下列说法和做法正确的是（  ）A.P、R总能相撞表明做平抛运动的小铁球P在竖直方向的分运动是自由落体运动B.P、Q总能相撞表明做平抛运动的小铁球P在水平方向的分运动是匀速直线运动C.若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q，为了三球同时相撞，可以适当将电磁铁E向右移动一些D.若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q，为了三球同时相撞，可以适当将电磁铁E向左移动一些ABC 4.描迹法探究平抛运动的特点实验步骤（1）安装调整①将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平。②用图钉将坐标纸固定于竖直木板上，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。如图所示。（2）建坐标系把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，用铅垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴，画出水平向右的x轴。 （3）确定小球位置①将小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值。②让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点。③用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。（4）描点得轨迹取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动的轨迹。 数据处理判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如图所示，在x轴上作出等距离的几个点A1，A2，A3，…，把线段OA1的长度记为l，则OA2=2l，OA3=3l，…，由A1，A2，A3，…向下作垂线，与轨迹交点记为M1，M2，M3，…。若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y=ax2的形式（a是一个待定的常量）。 注意事项（1）方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。（2）小球释放①小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。②小球开始滚下的位置高度要适当，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。（3）坐标原点：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。（4）斜槽轨道的摩擦对轨迹的影响：斜槽轨道是否光滑或存在摩擦，对平抛运动轨迹的描绘无影响。 【其他方案设计】方案一：喷水法如图所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴．水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运动的轨迹描在玻璃板上．思考:还可以通过哪些方法描绘平抛运动轨迹? 方案二：频闪照相法现代影像技术的发展为我们研究平抛运动的轨迹提供了方便．若能拍摄到物体做平抛运动的几张照片(如图所示)，就能描绘出平抛运动的轨迹．用数码相机的摄像功能或用数码摄像机都能实现，有条件的学校也可用频闪照相的方法来实现． 例3［2020·北京顺义一中高一开学考试］（1）在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是。A.游标卡尺B.秒表C.弹簧测力计D.天平E.坐标纸F.重垂线（2）实验中，下列说法正确的是。A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些C.斜槽轨道末端可以不水平D.斜槽轨道必须光滑E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来（3）甲、乙、丙、丁四位同学在做这个实验时，建立的坐标系分别如图1-3-3中的A、B、C、D所示，这四位同学中坐标原点选择正确的是。在这位同学描出的平抛运动轨迹图上任取一点（x，y），可求得小球的初速度为。（重力加速度为g）ABCDxEFABC 例4在“研究平抛物体的运动”的实验中：（1）为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是。（2）小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用来确定的。（3）某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是。（4）该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为（x，y），则初速度的测量值为，测量值比真实值要（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止重垂线坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点v0=x偏大解析：（4）根据x=v0t，y=gt2，两式联立得v0=x，因为坐标原点靠下，造成y值偏小，从而v0偏大。 例5在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，在下列选项中选择正确的选项填在相应的横线上。（1）选用装置1是为了。（2）选用装置2时注意。（3）选用装置3要准确获得钢球的平抛轨迹，。A.选用装置1是为了研究平抛的竖直分运动B.选用装置1是为了研究平抛的水平分运动C.选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管A上端一定要比水面高D.选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管A上端一定要比水面低E.钢球每次可以从装置3上的斜槽不同位置静止释放F.钢球每次应该从装置3上的斜槽同一位置静止释放ADF （4）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图中的图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是。ABCDA解析：（4）物体在竖直方向做自由落体运动，y=，水平方向做匀速直线运动，x=vt；联立可得y=x2，因初速度一定，故为常数，故y-x应为抛物线，故选A。 谢谢！