5.3实验：探究平抛运动的特点 课件-2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第二册（36张PPT）
文档属性
| 名称 | 5.3实验：探究平抛运动的特点 课件-2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第二册（36张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-01 05:41:52 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
第3节实验：探究平抛运动的特点
第五章抛体运动
知识点
抛体运动
1
新知探究
1.定义:以一定的速度将物体抛出,物体只受重力作用的运动。
2.分类
（1）平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。
（2）斜抛运动：初速度斜向上方或斜向下方的抛体运动。
3.平抛运动的特点:
(1)初速度沿水平方向。
(2)只受重力作用。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
探究平抛运动的特点
1、频闪照相法：用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹,如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的,只要测量相邻两照片上小球的水平位移,就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
探究平抛运动的特点
2、对比实验法
探究平抛运动竖直分运动的特点，如图甲所示，分别改变小球距离地面的高度和小锤击打的力度，可观察到两小球总是同时落地。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
探究平抛运动的特点
2、对比实验法
探究平抛运动水平分运动的特点，如图乙所示。分别改变小球距离地面的高度和圆弧上的位置，可观察到两小球总是同时到达水平面上某一位置。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验目的
1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。
2.由实验轨迹求平抛运动物体的初速度。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验原理
平抛物体的运动可以看成是由两个分运动合成的,即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
使小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立平面直角坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,根据公式x=v0t和
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验器材
斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重锤线、三角板、铅笔、刻度尺。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
1.实验装置如图所示,安装调整斜槽: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。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
2.调整木板,确定坐标原点:用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,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,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重锤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。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
3.描点:将小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球从轨道末端飞出,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,然后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。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
4.描绘出平抛运动的轨迹: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轨迹。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
5.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式
y=
gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
注意事项
1.保证斜槽末端切线水平,方木板竖直且与小球下落的平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触。
2.小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。
3.小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球的重心在木板上的水平投影点。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
注意事项
4.小球在斜槽上开始滚下的位置要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。
5.要选取距O点远些的点来计算小球的初速度,这样可减小误差。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验误差来源和分析
1.安装斜槽时,其末端切线不水平。
2.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点,实际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点。
3.小球每次自由滚下的位置不完全相同。
4.数据测量时,测量不准确而产生误差。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
数据处理
1.计算初速度
(1)在平抛小球运动轨迹上选取A、B、C、D、E五个点,测出它们的x、y坐标值。
(2)把测到的坐标值依次代入公式y=
gt2和x=v0t,求出小球平抛的初速度,并计算其平均值。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
数据处理
2.验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为y=ax2,将某点(如B点)的坐标x、y代入上式求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标近似都成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
【例题1】
(对实验步骤和原理的理解)在“研究平抛运动”的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下:
A.让小钢球多次从 位置上滚下,记下小球运动途中经过的一系列位置;
B.安装好器材,注意斜槽末端水平和木板竖直,记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线,检测斜槽末端水平的方法是 。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
C.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0= 算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值。
D.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹。
上述实验步骤的合理顺序是 (只排列序号即可)。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
解析：步骤A中要记下小球运动途中经过的一系列位置,不可能在一次平抛中完成,每一次平抛一般只能确定一个位置,要确定多个位置,要求小球每次的轨迹重合,小球开始平抛时的初速度必须相同,因此小球每次必须从同一位置上滚下。
步骤B中用平衡法,即将小球放到斜槽末端任一位置,如果斜槽末端是水平的,小球受到的支持力和重力是平衡的。不论将小球放到斜槽末端任何位置,小球均不会滚动。如果斜槽末端不是水平的,小球将发生滚动。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
答案：同一 将小球放到斜槽末端任一位置,均不滚动
BADC
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
【例题2】(实验数据的分析和处理)如图甲所示,某种“研究平抛运动”的实验装置
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
(1)(多选)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。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.两小球在空中运动时的加速度相等
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
(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迹中的三个点A、B、C,如图乙所示。图中O为坐标原点,B点在两坐标线交点,坐标
xB=40
cm,yB=20
cm,A、C点均在坐标线的中点。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点处的瞬时速度的大小vB=
m/s。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
解析：(1)两小球同时落地。表明两小球在竖直方向的运动是一样的,选项B、C、D正确。
答案：(1)BCD (2)2 2
1．在“研究平抛物体的运动”的实验中,已备有下列器材:有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要的器材有( )
A.停表
B.天平
C.重锤线
D.测力计
课堂训练
解析：实验不需要测量时间和质量,也不需要测量力,也就不需要停表、天平、测力计这些器材,但竖直线需要用重锤线来确定,选项C正确。
答案：C
课堂训练
2．如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质碰撞开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落,改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的
A、B两球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后( )
A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
课堂训练
解析：A、B两球同时落地,只能说明A球的
竖直分运动与B球自由落体运动情况相同,
故选项C正确。
答案：C
课堂训练
3.(多选)在“研究平抛物体的运动”的实验中,小球做平抛运动的坐标原点位置是(设小球半径为r)( )
A.斜槽口末端O点
B.小球在槽口时,球心在木板上的投影点
C.槽口O点正前方r处
D.小球放在槽口末端时,过小球最高点的水平线与槽口的竖直线的交点正下方r处
课堂训练
解析：小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,而是球的球心在槽口上方时,球心在板上的水平投影点,该投影点的位置要比槽口的位置高一些,确定该投影点的位置用选项B、D的说法即可。
答案：BD
课堂训练
4．在“研究平抛运动的实验”中,不会增大实验误差的是
( )
A.小球每次自由滚落的高度不同
B.斜槽末端不水平
C.小球飞行过程受到空气阻力
D.斜槽与小球之间有摩擦
课堂训练
解析：为保证小球每次做平抛运动的初速度相同,每次释放小球时应在斜槽上的同一位置,选项A错误;斜槽末端不水平,小球离开斜槽后不做平抛运动,选项B错误;小球飞行过程受到空气阻力作用,它不做平抛运动,运动轨迹不是严格的抛物线,选项C错误;实验中只要求小球离开斜槽末端的瞬时速度水平且相同就可以了,即使斜槽与小球间有摩擦,这一要求也能做到,选项D正确。
答案：D
课堂训练
谢谢
第3节实验：探究平抛运动的特点
第五章抛体运动
知识点
抛体运动
1
新知探究
1.定义:以一定的速度将物体抛出,物体只受重力作用的运动。
2.分类
（1）平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。
（2）斜抛运动：初速度斜向上方或斜向下方的抛体运动。
3.平抛运动的特点:
(1)初速度沿水平方向。
(2)只受重力作用。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
探究平抛运动的特点
1、频闪照相法：用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹,如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的,只要测量相邻两照片上小球的水平位移,就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
探究平抛运动的特点
2、对比实验法
探究平抛运动竖直分运动的特点，如图甲所示，分别改变小球距离地面的高度和小锤击打的力度，可观察到两小球总是同时落地。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
探究平抛运动的特点
2、对比实验法
探究平抛运动水平分运动的特点，如图乙所示。分别改变小球距离地面的高度和圆弧上的位置，可观察到两小球总是同时到达水平面上某一位置。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验目的
1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。
2.由实验轨迹求平抛运动物体的初速度。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验原理
平抛物体的运动可以看成是由两个分运动合成的,即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
使小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立平面直角坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,根据公式x=v0t和
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验器材
斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重锤线、三角板、铅笔、刻度尺。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
1.实验装置如图所示,安装调整斜槽: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。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
2.调整木板,确定坐标原点:用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,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,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重锤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。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
3.描点:将小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球从轨道末端飞出,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,然后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。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
4.描绘出平抛运动的轨迹: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轨迹。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
5.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式
y=
gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验步骤
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
注意事项
1.保证斜槽末端切线水平,方木板竖直且与小球下落的平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触。
2.小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。
3.小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球的重心在木板上的水平投影点。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
注意事项
4.小球在斜槽上开始滚下的位置要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。
5.要选取距O点远些的点来计算小球的初速度,这样可减小误差。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
实验误差来源和分析
1.安装斜槽时,其末端切线不水平。
2.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点,实际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点。
3.小球每次自由滚下的位置不完全相同。
4.数据测量时,测量不准确而产生误差。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
数据处理
1.计算初速度
(1)在平抛小球运动轨迹上选取A、B、C、D、E五个点,测出它们的x、y坐标值。
(2)把测到的坐标值依次代入公式y=
gt2和x=v0t,求出小球平抛的初速度,并计算其平均值。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
描述平抛运动的轨迹
数据处理
2.验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为y=ax2,将某点(如B点)的坐标x、y代入上式求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标近似都成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
【例题1】
(对实验步骤和原理的理解)在“研究平抛运动”的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下:
A.让小钢球多次从 位置上滚下,记下小球运动途中经过的一系列位置;
B.安装好器材,注意斜槽末端水平和木板竖直,记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线,检测斜槽末端水平的方法是 。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
C.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0= 算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值。
D.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹。
上述实验步骤的合理顺序是 (只排列序号即可)。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
解析：步骤A中要记下小球运动途中经过的一系列位置,不可能在一次平抛中完成,每一次平抛一般只能确定一个位置,要确定多个位置,要求小球每次的轨迹重合,小球开始平抛时的初速度必须相同,因此小球每次必须从同一位置上滚下。
步骤B中用平衡法,即将小球放到斜槽末端任一位置,如果斜槽末端是水平的,小球受到的支持力和重力是平衡的。不论将小球放到斜槽末端任何位置,小球均不会滚动。如果斜槽末端不是水平的,小球将发生滚动。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
答案：同一 将小球放到斜槽末端任一位置,均不滚动
BADC
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
【例题2】(实验数据的分析和处理)如图甲所示,某种“研究平抛运动”的实验装置
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
(1)(多选)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。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.两小球在空中运动时的加速度相等
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
(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迹中的三个点A、B、C,如图乙所示。图中O为坐标原点,B点在两坐标线交点,坐标
xB=40
cm,yB=20
cm,A、C点均在坐标线的中点。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点处的瞬时速度的大小vB=
m/s。
知识点
实验：探究平抛运动的特点
2
新知探究
解析：(1)两小球同时落地。表明两小球在竖直方向的运动是一样的,选项B、C、D正确。
答案：(1)BCD (2)2 2
1．在“研究平抛物体的运动”的实验中,已备有下列器材:有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要的器材有( )
A.停表
B.天平
C.重锤线
D.测力计
课堂训练
解析：实验不需要测量时间和质量,也不需要测量力,也就不需要停表、天平、测力计这些器材,但竖直线需要用重锤线来确定,选项C正确。
答案：C
课堂训练
2．如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质碰撞开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落,改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的
A、B两球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后( )
A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
课堂训练
解析：A、B两球同时落地,只能说明A球的
竖直分运动与B球自由落体运动情况相同,
故选项C正确。
答案：C
课堂训练
3.(多选)在“研究平抛物体的运动”的实验中,小球做平抛运动的坐标原点位置是(设小球半径为r)( )
A.斜槽口末端O点
B.小球在槽口时,球心在木板上的投影点
C.槽口O点正前方r处
D.小球放在槽口末端时,过小球最高点的水平线与槽口的竖直线的交点正下方r处
课堂训练
解析：小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,而是球的球心在槽口上方时,球心在板上的水平投影点,该投影点的位置要比槽口的位置高一些,确定该投影点的位置用选项B、D的说法即可。
答案：BD
课堂训练
4．在“研究平抛运动的实验”中,不会增大实验误差的是
( )
A.小球每次自由滚落的高度不同
B.斜槽末端不水平
C.小球飞行过程受到空气阻力
D.斜槽与小球之间有摩擦
课堂训练
解析：为保证小球每次做平抛运动的初速度相同,每次释放小球时应在斜槽上的同一位置,选项A错误;斜槽末端不水平,小球离开斜槽后不做平抛运动,选项B错误;小球飞行过程受到空气阻力作用,它不做平抛运动,运动轨迹不是严格的抛物线,选项C错误;实验中只要求小球离开斜槽末端的瞬时速度水平且相同就可以了,即使斜槽与小球间有摩擦,这一要求也能做到,选项D正确。
答案：D
课堂训练
谢谢