2021年高中物理新人教版必修第二册 第5章 3 实验：探究平抛运动的特点 课件（42张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021年高中物理新人教版必修第二册 第5章 3 实验：探究平抛运动的特点 课件（42张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 08:20:50 | ||
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文档简介
(共42张PPT)
第五章 抛体运动
3 实验：探究平抛运动的特点
学习目标 学法指导
1.知道什么是平抛运动 2．会用运动的合成与分解的方法探究平抛运动的特点 3．从实验轨迹求平抛物体的初速度 1.结合生活中的实例，理解抛体运动和平拋运动的概念
2．通过观察频闪照片，分析、猜想平抛运动是水平和竖直两个方向分运动的合运动
3．通过测量数据探究平抛运动水平方向和竖直方向分运动的特点和规律
知识导图
预习导学 | 新知领悟
一、实验目的
1．描出平抛运动物体的轨迹．
2．探究平抛运动水平方向和竖直方向的分运动特点．
二、实验思路
将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动，先运用平抛竖落仪探究竖直分运动的特点，再通过分析相同时间内水平分运动的位移，确定水平分运动的特点．
三、实验器材
1．平抛竖落仪．
2．斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺．
四、实验步骤
实验1 探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，B球自由落下．
(2)观察两球的运动轨迹并比较两球落地时间．若只听到一次声响，说明两球同时落地．
(3)改变高度和打击力度，多次重复进行实验．
(4)分析实验现象得出结论：平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动．
实验2 探究平抛运动水平分运动的特点
(1)按图甲所示安装实验装置，使小球在斜槽末端点恰好静止．
(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．
(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点．
(4)将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示．
(5)利用竖直方向自由落体运动相同时间位移比为1∶3∶5，确定相等的时间间隔，看水平分运动的位移．
(6)分析得出结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．
(7)结论：平抛运动是水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动．
五、数据处理
1．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线：在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…用刻度尺测量各点的坐标(x，y)．
(1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入y＝ax2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都近似成立，则说明描绘得出的曲线为抛物线．
(2)图像法：建立y-x2坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线．
多维课堂 | 素养初培
精练1 (多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落．关于该实验，下列说法正确的有 ( )
应用“对比法”探究竖直分运动
A．两球的质量应相等
B．两球应同时落地
C．应改变装置的高度，多次实验
D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
【答案】BC
【解析】物体做自由落体运动的运动情况与物体的质量无关，两球质量没有必要相等，故A错误；改变装置的高度，且每次都同时落地，才能说明A球在竖直方向做自由落体运动，故B、C正确；本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动，故D错误．
变式1 (多选)如图所示，用小锤轻击弹性金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动．用不同的力度击打弹性金属片，可以观察到 ( )
A．A球的运动轨迹不同，B球的运动轨迹相同
B．A、B两球运动轨迹均相同
C．A、B两球同时落地
D．力度越大，A、B两球落地时间间隔越大
【答案】AC
【解析】用不同的力度击打弹性金属片，因为A球做平抛运动的初速度不同，所以运动轨迹不同，而B球做自由落体运动，其运动轨迹相同，A、B两球同时落地，故A、C正确，B、D错误．
精练2 小芳和小强两位同学采用了不同的实验方案来研究平抛运动．
(1)小芳同学利用如图甲所示的装置进行实验．下列说法正确的是________.
A．应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道的末端必须保持水平
D．本实验必需的器材，还有刻度尺和停表
描绘平抛运动的轨迹
AC
(2)小强同学利用频闪照相的方式研究平抛运动．如图乙为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分．图中背景方格的边长均为5.0 cm，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.则照相机两次闪光的时间间隔Δt＝______s，小球被抛出时的水平速度v＝____m/s.(结果均保留两位有效数字)
0.10
2.00
变式2 在用描点法做“研究平抛运动”的实验时：
(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材还需要的是________.
A．游标卡尺 B．秒表
C．坐标纸 D．天平
E．弹簧测力计 F．重垂线
【答案】CF
(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滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．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
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
【答案】AD
【解析】(1)实验还需要的器材是坐标纸和重锤线，描出的轨迹在坐标纸上，方便数据处理，重锤线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标．
(2)做研究平抛运动的实验时，斜槽末端必须水平，以保证小球做平抛运动．使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，能使小球在斜槽末端速度相同．在描画小球运动轨迹时，应用平滑的曲线连接，偏离轨迹较远的点可舍去．
精练3 两个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：
实验创新设计
(1)小明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．改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明______________________________.
【答案】平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
(2)李帅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M、N的末端均水平，且与N相切的水平板光滑，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在轨道末端的水平初速度v0相等．现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出．实验中观察到的现象是________________.仅仅改变弧形轨道M距离轨道N的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明___________________ ______________________.
【答案】P球击中Q球
平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
【解析】(1)图甲所示的装置是通过实验来验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动．现象为两球同时落地，说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动．
(2)图乙所示的装置是通过实验来验证平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动．现象为P球击中Q球，说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．
变式3 某兴趣小组用频闪照相机拍摄小石子平抛运动的频闪照片，照片背景为一堵贴近小石子的竖直砖墙，如图所示，已知当地重力加速度为g，该同学根据所学平抛运动的知识，求出频闪照片的拍摄周期和小石子的水平初速度．
(1)他已经测出砖块的长度为a，还需要测量哪个数据____________.(写出测量的物理量及其物理符号)
(2)B点竖直方向的速度vBy＝________.(用题设条件和测量的物理量的符号表示)
(3)照相机频闪周期T＝________，小石子水平初速度v0＝________.(用题设条件和测量的物理量的符号表示)
(1)通过对比平抛运动和自由落体运动在相同高度条件下的时间，得出平抛运动的竖直分运动为自由落体运动．
(2)通过对比平抛运动和匀速直线运动相同时间段的水平位移，得出平抛运动水平分运动为匀速直线运动．
课堂小练 | 素养达成
1．(多选)在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，运用描点法画出小球做平抛运动的轨迹．为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是 ( )
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将各点连成折线
【答案】ACE
【解析】斜槽末端水平是为了保证小球能水平抛出，A正确；小球必须由静止释放，且释放位置相同，是为了保证小球每次抛出时的初速度相同，B错误，C正确；小球运动位置的记录没有明确的要求，位置相对均匀即可，以便正确画出运动轨迹，D错误；实验时木板要竖直，小球运动时不能与木板上的白纸(或方格纸)接触，E正确；连线时，用平滑的曲线把各点连接起来，这样才是平抛运动的轨迹，F错误．
2．某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动．每次都将小球从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．
某同学设想小球先后三次做平抛，将水平挡板依次放在1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是 ( )
A．x2－x1＝x3－x2 B．x2－x1C．x2－x1>x3－x2 D．无法判断
【答案】C
【解析】因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，
下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以x2－x1>x3－x2，故C正确．
3．在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹．小方格的边长L＝2.5 cm，若小球在平抛运动中先后经过的几个位置为如图所示的a、b、c、d四个点，则小球由a到b位置的时间间隔为________s，小球平抛的初速度大小为v0＝________m/s，小球在c点时的速度大小为________m/s.(g取10 m/s2)
【答案】0.05 1 1.6
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第五章 抛体运动
3 实验：探究平抛运动的特点
学习目标 学法指导
1.知道什么是平抛运动 2．会用运动的合成与分解的方法探究平抛运动的特点 3．从实验轨迹求平抛物体的初速度 1.结合生活中的实例，理解抛体运动和平拋运动的概念
2．通过观察频闪照片，分析、猜想平抛运动是水平和竖直两个方向分运动的合运动
3．通过测量数据探究平抛运动水平方向和竖直方向分运动的特点和规律
知识导图
预习导学 | 新知领悟
一、实验目的
1．描出平抛运动物体的轨迹．
2．探究平抛运动水平方向和竖直方向的分运动特点．
二、实验思路
将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动，先运用平抛竖落仪探究竖直分运动的特点，再通过分析相同时间内水平分运动的位移，确定水平分运动的特点．
三、实验器材
1．平抛竖落仪．
2．斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺．
四、实验步骤
实验1 探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，B球自由落下．
(2)观察两球的运动轨迹并比较两球落地时间．若只听到一次声响，说明两球同时落地．
(3)改变高度和打击力度，多次重复进行实验．
(4)分析实验现象得出结论：平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动．
实验2 探究平抛运动水平分运动的特点
(1)按图甲所示安装实验装置，使小球在斜槽末端点恰好静止．
(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．
(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点．
(4)将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示．
(5)利用竖直方向自由落体运动相同时间位移比为1∶3∶5，确定相等的时间间隔，看水平分运动的位移．
(6)分析得出结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．
(7)结论：平抛运动是水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动．
五、数据处理
1．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线：在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…用刻度尺测量各点的坐标(x，y)．
(1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入y＝ax2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都近似成立，则说明描绘得出的曲线为抛物线．
(2)图像法：建立y-x2坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线．
多维课堂 | 素养初培
精练1 (多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落．关于该实验，下列说法正确的有 ( )
应用“对比法”探究竖直分运动
A．两球的质量应相等
B．两球应同时落地
C．应改变装置的高度，多次实验
D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
【答案】BC
【解析】物体做自由落体运动的运动情况与物体的质量无关，两球质量没有必要相等，故A错误；改变装置的高度，且每次都同时落地，才能说明A球在竖直方向做自由落体运动，故B、C正确；本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动，故D错误．
变式1 (多选)如图所示，用小锤轻击弹性金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动．用不同的力度击打弹性金属片，可以观察到 ( )
A．A球的运动轨迹不同，B球的运动轨迹相同
B．A、B两球运动轨迹均相同
C．A、B两球同时落地
D．力度越大，A、B两球落地时间间隔越大
【答案】AC
【解析】用不同的力度击打弹性金属片，因为A球做平抛运动的初速度不同，所以运动轨迹不同，而B球做自由落体运动，其运动轨迹相同，A、B两球同时落地，故A、C正确，B、D错误．
精练2 小芳和小强两位同学采用了不同的实验方案来研究平抛运动．
(1)小芳同学利用如图甲所示的装置进行实验．下列说法正确的是________.
A．应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道的末端必须保持水平
D．本实验必需的器材，还有刻度尺和停表
描绘平抛运动的轨迹
AC
(2)小强同学利用频闪照相的方式研究平抛运动．如图乙为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分．图中背景方格的边长均为5.0 cm，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.则照相机两次闪光的时间间隔Δt＝______s，小球被抛出时的水平速度v＝____m/s.(结果均保留两位有效数字)
0.10
2.00
变式2 在用描点法做“研究平抛运动”的实验时：
(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材还需要的是________.
A．游标卡尺 B．秒表
C．坐标纸 D．天平
E．弹簧测力计 F．重垂线
【答案】CF
(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滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．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
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
【答案】AD
【解析】(1)实验还需要的器材是坐标纸和重锤线，描出的轨迹在坐标纸上，方便数据处理，重锤线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标．
(2)做研究平抛运动的实验时，斜槽末端必须水平，以保证小球做平抛运动．使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，能使小球在斜槽末端速度相同．在描画小球运动轨迹时，应用平滑的曲线连接，偏离轨迹较远的点可舍去．
精练3 两个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：
实验创新设计
(1)小明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．改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明______________________________.
【答案】平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
(2)李帅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M、N的末端均水平，且与N相切的水平板光滑，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在轨道末端的水平初速度v0相等．现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出．实验中观察到的现象是________________.仅仅改变弧形轨道M距离轨道N的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明___________________ ______________________.
【答案】P球击中Q球
平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
【解析】(1)图甲所示的装置是通过实验来验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动．现象为两球同时落地，说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动．
(2)图乙所示的装置是通过实验来验证平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动．现象为P球击中Q球，说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．
变式3 某兴趣小组用频闪照相机拍摄小石子平抛运动的频闪照片，照片背景为一堵贴近小石子的竖直砖墙，如图所示，已知当地重力加速度为g，该同学根据所学平抛运动的知识，求出频闪照片的拍摄周期和小石子的水平初速度．
(1)他已经测出砖块的长度为a，还需要测量哪个数据____________.(写出测量的物理量及其物理符号)
(2)B点竖直方向的速度vBy＝________.(用题设条件和测量的物理量的符号表示)
(3)照相机频闪周期T＝________，小石子水平初速度v0＝________.(用题设条件和测量的物理量的符号表示)
(1)通过对比平抛运动和自由落体运动在相同高度条件下的时间，得出平抛运动的竖直分运动为自由落体运动．
(2)通过对比平抛运动和匀速直线运动相同时间段的水平位移，得出平抛运动水平分运动为匀速直线运动．
课堂小练 | 素养达成
1．(多选)在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，运用描点法画出小球做平抛运动的轨迹．为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是 ( )
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将各点连成折线
【答案】ACE
【解析】斜槽末端水平是为了保证小球能水平抛出，A正确；小球必须由静止释放，且释放位置相同，是为了保证小球每次抛出时的初速度相同，B错误，C正确；小球运动位置的记录没有明确的要求，位置相对均匀即可，以便正确画出运动轨迹，D错误；实验时木板要竖直，小球运动时不能与木板上的白纸(或方格纸)接触，E正确；连线时，用平滑的曲线把各点连接起来，这样才是平抛运动的轨迹，F错误．
2．某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动．每次都将小球从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．
某同学设想小球先后三次做平抛，将水平挡板依次放在1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是 ( )
A．x2－x1＝x3－x2 B．x2－x1
【答案】C
【解析】因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，
下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以x2－x1>x3－x2，故C正确．
3．在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹．小方格的边长L＝2.5 cm，若小球在平抛运动中先后经过的几个位置为如图所示的a、b、c、d四个点，则小球由a到b位置的时间间隔为________s，小球平抛的初速度大小为v0＝________m/s，小球在c点时的速度大小为________m/s.(g取10 m/s2)
【答案】0.05 1 1.6
课后 | 提升练习