2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第5章抛体运动5.3实验：探究平抛运动的特点(2)课件

1.抛体运动：2.平抛运动：一、平抛运动思考：如何研究平抛运动的特点,即物体速度和位移随时间变化的关系？以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受重力作用的运动.初速度水平的抛体运动叫做平抛运动.\n二、实验原理初速度水平重力竖直向下分别以水平和竖直方向为轴建坐标系运动的合成与分解化曲为直\n三、进行试验——方案一：频闪照相1.水平方向和竖直方向的分运动有何特点？2.以何位置为原点建坐标系？3.若频闪周期为T,怎样通过作图得到T、2T、3T、时间内的水平位移和竖直位移？4.需要记录什么数据？如何处理数据检验你的猜想？抛出时间T2T3T4T5T水平位移竖直位移结论水平分运动特点竖直分运动特点\n三、进行试验——方案二：分别研究水平方向和竖直方向1.探究竖直方向运动的特点（1）如图,用小锤击打弹性金属片后,A球做平抛运动；同时B球被释放,做自由落体运动.观察两球的运动轨迹,比较它们落地时间的先后.（2）分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度（即改变A球的初速度）,多次实验,观察现象.（3）发现两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动.\n2.探究水平方向运动的特点AB（1）如图，A、B两球置于相同的倾斜轨道上的同一高度位置，轨道末端水平，同时释放A、B两个小球。小球将同时到达P点和P′点。A小球将做初速度为的平抛运动，B小球将沿水平轨道做匀速直线运动。观察A小球着地时，B小球所处的位置。（2）改变两倾斜轨道的高度差（即改变A、B两球的初速度）和P点的高度，多次实验，记录实验现象。（3）发现A球着地瞬间，刚好与B球碰撞，说明平抛运动在水平方向的运动为匀速直线运动.PP′三、进行试验——方案二：分别研究水平方向和竖直方向\n四、随堂练习1．在“探究平抛运动特点”的实验中,首先用图所示竖落仪装置探究平抛运动竖直分运动的特点.（1）实验时用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球被释放,自由下落,自由下落,A、B两球同时开始运动.下列说法中正确的_________.A．两球的体积、材料和质量可以任意选择,对实验结果没有影响B．改变小锤击打的力度,可以改变A球在空中的运动时间C．如果两球总是同时落地,则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动D．通过该实验装置也能研究平抛运动的水平分运动特点（2）用如图所示平抛运动实验装置探究平抛运动水平分运动的特点.以下是关于本实验的一些做法,其中正确的一项是_____________.A．调整斜槽,使小球放置在轨道末端时,不左右滚动B．不断改变水平挡板的位置,记录下小球落到挡板上的位置C．不断改变挡片P的位置,使小球从斜槽上不同位置释放D．将坐标纸上确定的点用直线依次连接\n四、随堂练习解析：（1）A．两球的体积、材料和质量的选择不同,受到阻力大小不同,对实验结果有影响,故A错误；B．改变小球距地面的高度,可以改变两球在空中的运动时间,而改变小锤击打的力度,不能改变A球在空中运动的时间,故B错误；CD．小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开自由下落,两球同时落地,可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,但是此实验不能研究平抛运动的水平分运动特点,故C正确,D错误.故选C.（2）A．安装斜槽轨道,使其末端保持水平,不左右滚动,以保证小球做平抛运动,故A正确；B．不断改变水平挡板的位置,记录下小球落到挡板上的位置,故B正确；C．每次小球应从同一位置由静止释放,以保证到达底端速度相同,故C错误；D．将坐标纸上确定的点用平滑曲线连接,故D错误.故选AB.\n2．如图所示是某种“研究平抛运动”的实验装置∶（1）当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为H,此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球,最终两小球同时落地,改变H大小,重复实验,a、b仍同时落地,该实验结果可表明____________.A．两小球落地速度的大小相同B．两小球在空中运动的时间相等C．a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同D．a小球在水平方向的分运动是匀速直线运动中（2）利用该实验装置研究a小球平抛运动的速度,从斜槽同一位置释放小球,实验得到小球运动轨连中的三个点A、B、C,如图所示,图中O为抛出点,B点在两坐标线交点,坐标xB=40cm,yB=20cm,则a小球水平飞出时的初速度大小为v0=__________m/s平抛小球在B处的瞬时速度的大小为vB=_________m/s.（g=10m/s2）（以上计算结果均保留位有效数字）四、随堂练习\n四、随堂练习解析：（1）当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为H，此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球，最终两小球同时落地，知运动时间相等，说明a球在竖直方向上的分运动与b小球的运动相同，但不能说明a小球水平方向的分运动是匀速直线运动，故选BC．（2）根据x=v0t，可知t=0.2sB点的速度\n四、随堂练习3．图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。（1）在此实验中，下列说法正确的是________A．斜槽轨道必须光滑B．记录的点应适当多一些C．为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接D．y轴的方向根据重垂线确定（2）图乙是某同学通过实验对平抛运动进行研究，记录的抛物线轨迹的一部分。x轴沿水平方向，y轴是竖直方向，由图中所给的数据可求出：平抛物体的初速度是_______m/s。（重力加速度m/s2）。\n四、随堂练习解析：（1）A．在“研究平抛物体运动”的实验中，由于每次在斜槽轨道上运动情况相同，因此斜槽是否光滑与试验结果无关，A错误；B．记录的点应适当多一些，可以将运动轨迹画的更准确，B正确；C．小球的运动轨迹必须用平滑的曲线连接，C错误；D．利用重锤线来确定y轴的方向，D正确故选BD。（2）由于水平方向间隔相等，因此记录的时间间隔相等，竖直方向上，根据可得,时间间隔由于水平方向做匀速运动，因此可得平抛初速度m/s\n四、随堂练习4．（1）李老师利用如图1的装置探究平抛运动竖直分运动的特点,实验中用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球自由下落,为了达到最佳实验效果___________A．必须选择质量相同的小球B．应选择一个塑料球和一个金属球C．两球都应选择密度较大的金属球D．秒表直接测量两球的落地时间（2）在实验室里,学生小张利用如图2所示装置做“探究平抛运动水平方向运动的特点”实验时,首先通过描点法画出钢球做平抛运动的轨迹,下列说法中正确的是___________A．每次释放钢球的位置可以不同B．倾斜挡板每次必须等距离移动C．重垂线、刻度尺是本实验必需的器材D．正确操作下,斜槽粗糙对实验结果无影响\n四、随堂练习（3）小张回家后,利用如图3（甲）所示的实验装置测定平抛运动的初速度.他把桌子搬到墙的附近,在水平桌面上固定一个斜面,斜面的底边AB与桌子边缘、墙相互平行,把白纸和复写纸附在墙上.实验时,钢球每次从斜面上同一位置静止释放,且垂直桌子边缘离开,每次将桌子向远离墙方向移动15cm,在白纸上记录钢球的4个撞击点,如图3（乙）所示,相邻两点之间的距离依次为14.20cm、24.00cm、33.80cm,钢球平抛运动的初速度为___________m/s（取重力加速度g=9.8m/s2）（4）小张若将白纸和复写纸铺在水平地面上,如图4所示.实验时,钢球落在水平地面上,测得桌面与地面的髙度差为h,桌子边缘到落点的水平距离为x,为了更精确地获得平抛运动的初速度,你认为是否有必要测量钢球的直径___________（填“有必要”或“没有必要”）\n四、随堂练习解析：（1）[1]A．该实验中不一定必须选择质量相同的小球,选项A错误；BC．两球都应选择密度较大的金属球,以减小阻力的影响,选项B错误,C正确；D．实验中没必要用秒表测量两球的落地时间,选项D错误.故选C.（2）[2]A．为了保证小球的运动轨迹相同,则每次释放钢球的位置必须相同,选项A错误；B．倾斜挡板每次不一定必须等距离移动,选项B错误；C．重垂线、刻度尺是本实验必需的器材,选项C正确；D．正确操作下,斜槽粗糙对实验结果无影响,因为只需小球到达斜槽底端时速度相等即可,选项D正确.故选CD.（3）[3]竖直方向的位移只差相等，均为cm，根据可得,初速度（4）[4]实验测得桌子边缘到落点的水平距离为x,即为球心在水平方向的位移,即平抛运动的水平位移为x；桌面与地面的高度差为H,即小球的球心下落的高度,即平抛运动的竖直高度H,则为了得到平抛运动初速度,不需要测量球的直径或半径.\n四、随堂练习5．三个同学根据不同的实验装置,进行了“探究平抛运动的特点”的实验：(1)甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明__________________________.(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片,小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,图中每个小方格的边长为L＝2.5cm,则该小球经过b点时的速度大小vb＝______m/s.(结果保留三位有效数字,g取10m/s2)(3)丙同学采用如图丙所示的装置．关于该实验方法,下列选项中与误差无关的是________．A．槽与小球间有摩擦B．槽末端切线不水平C．小球每次自由滚下的位置不同\n解析：(1)在同一高度，同一时刻开始做平抛运动的小球与自由落体的小球总是同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；(2)取a、b、c三点分析，水平方向间隔均为2L，所以小球从a点到b点、从b点到c点的时间相同，设均为T，在竖直方向上由Δy＝gT2解得T＝0.05s根据水平方向匀速运动有2L＝v0T解得v0＝1.0m/s小球经过b点时竖直方向上的速度vy＝＝0.75m/s所以小球经过b点时的速度大小vb＝＝1.25m/s(3)槽与小球间有摩擦，对本实验没有直接影响，只要小球每次从同一位置由静止释放，小球做平抛运动的初速度都相同，故A正确，BC错误。四、随堂练习\n6．（1）平抛物体的运动规律可以概括为两点∶①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动.图甲为研究平抛运动的实验装置现把两个小铁珠分别吸在电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使一个小铁珠从轨道A射出,并在射出时触发开关S,使电磁铁E断电并释放它吸着的小铁珠,两铁珠同时落到地面.这个实验___________.A．只能说明上述规律中的第①条B．只能说明上述规律中的第②条C．不能说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律（2）某同学记录了如图乙所示的平抛运动的部分轨迹,已知小方格的边长为L,当地的重力加速度大小为g,则平抛运动的初速度的大小v0=_________（用题中给出的物理量符号表示）；当它运动到c点时,速度方向与竖直方向的夹角的正切值为____________.四、随堂练习\n解析：（1）[1]电磁铁C上的小铁珠在射出时触发开关S，两小球同时开始运动，电磁铁C上的小铁珠做平抛运动，电磁铁E上小铁珠做自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。故选B。（2）[2]由图乙可知，a、b、c、d四点水平距离相等，则说明相邻两点间的时间间隔相等，设为T，则有解得则平抛运动的初速度的大小为[3]c点的竖直分速度为则在c点速度方向与竖直方向的夹角的正切值为四、随堂练习