5.3实验探究平抛运动的特点学案（word附答案）
文档属性
| 名称 | 5.3实验探究平抛运动的特点学案（word附答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 565.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-18 05:31:34 | ||
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文档简介
第3节 实验:探究平抛运动的特点
学习目标
1.知道什么是抛体运动、什么是平抛运动及平抛运动的条件,理解平抛运动是匀变速曲线运动。
2.知道实验探究平抛运动的方法,掌握平抛运动在水平、竖直方向分运动性质。
3.通过实验,体会物理问题的探究思想及物理实验的设计方法,加深对运动的合成与分解的认识。
自主预习
一、抛体运动和平抛运动
1.定义:以一定的 将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受 的作用,这时的运动叫作抛体运动。如果初速度是沿 方向的,这样的抛体运动叫作平抛运动。
2.平抛条件: 、 。
二、实验:探究平抛运动的特点
1.平抛运动的轨迹是曲线,比直线运动复杂,对曲线运动进行 ,分解为 方向的分运动和 方向的分运动。
2.通读教材P10、P11、P12三页,整理探究实验的设计思路。
(1)用频闪相机记录平抛运动的轨迹:相机拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张 的连续照片,记录小球在不同时刻的 。以左边第一个小球的中心为原点,沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系,就可以根据照片上小球的位置画出小球的 。
(2)在装置中,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做 运动,同时B球被释放,自由下落,做 运动。A、B两球同时开始运动。观察两球的运动轨迹,比较它们 的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验,记录实验现象变化。
(3)如图所示,将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上,调节斜槽末端 。钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出后做 运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板,钢球飞出后,落到挡板上,就会挤压 ,在白纸上留下印迹。上下调节挡板,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用 把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
(4)拓展方案补充: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,且水平端加接一段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。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根细管的作用,是保持从喷嘴射出水流的速度不变,使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通,A处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到A处以前的一段时间内,可以得到稳定的细水柱。
课堂探究
一、抛体运动
[情境设问]物体(投掷的标枪、飞跃的汽车、投射的篮球)飞出后做曲线运动,以标枪为例,标枪离手后为何可以继续向前运动 在向前运动的过程中受到哪些力的作用
结论1:以一定的 将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受 的作用,这时的运动叫作抛体运动。
结论2:抛体运动的分类: 、 、 。
二、平抛运动
[提出问题]平抛作为抛体运动的一种情况,能否归纳得出平抛运动的条件
结论3:以一定的 将物体 抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受 的作用,这时的运动叫作平抛运动。
[思考与讨论]请从受力和运动两个角度分析平抛运动属于何种性质的运动 并给出理论依据。
结论4:做平抛运动的物体只受到 力的作用,由牛顿第二定律可知,其加速度恒为g,所以是 运动;又因 力与速度不在同一条直线上,所以平抛运动是匀变速 运动。
三、实验:探究平抛运动的特点
[思考与讨论]请同学们小组合作,完成以下问题:
1.平抛运动的轨迹是曲线,比直线运动复杂,不易研究,如何处理曲线运动
2.结合教材,小组合作设计探究实验方案,并分析其优缺点,确定实验方案。
[实验一]探究平抛运动竖直分运动特点
请同学们利用平抛竖落仪对平抛运动竖直方向的分运动进行实验探究。并思考如下问题。
1.在实验探究中,两球落地时间较短,如何比较两球落地的先后
2.平抛运动竖直分运动的运动特点是什么
[实验二]探究平抛运动水平分运动特点
请同学们参考教材P12参考案例步骤2组装器材,进行实验,探究平抛运动水平方向的分运动特点,并思考如下问题。
1.注意事项:
(1)如何检验斜槽末端部分是否水平和木板面是否竖直
(2)如何保证每次实验水平初速度v0相同
(3)小球平抛的抛出点在哪 如何确定
(4)实验结果与斜面轨道不光滑有关吗 为什么
(5)如何得到实验轨迹点,并描绘平抛运动的轨迹
2.图像处理:根据平抛运动竖直方向的分运动特点,分析相等的时间内水平分运动的位移,即可以确定水平分运动的规律。如何确定“相等的时间间隔”
3.平抛运动水平分运动的运动特点是什么
[总结]请同学们归纳总结平抛运动的特点。
结论5:平抛运动在竖直方向的分运动为 运动,在水平方向的分运动为 运动。
[例题展示]
【例题1】 (多选)关于平抛运动,下面的几种说法正确的是 ( )
A.平抛运动是一种不受任何外力作用的运动
B.平抛运动是曲线运动,它的速度方向不断改变,不可能是匀变速运动
C.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
D.平抛运动的落地时间与初速度大小无关
【变式训练1】 关于平抛运动,下列说法正确的是( )
A.平抛运动是非匀变速运动
B.平抛运动是匀速运动
C.平抛运动是匀变速曲线运动
D.平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的
【例题2】 (多选)在“研究平抛运动”实验中,下列措施可减小实验误差的是( )
A.斜槽轨道末端切线必须水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.每次要平衡摩擦力
D.小球每次应从斜槽同一高度释放
【变式训练2】
(多选)在研究平抛运动时,为证明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。某同学设计了如图所示的实验装置:小球A沿轨道滑下,离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该现象说明了A球在离开轨道后,竖直方向的分运动是自由落体运动。下面列出了一些操作要求,你认为正确的是( )
A.通过调节轨道,使轨道末端水平
B.通过调节整个装置,使A球离开轨道末端时与B球从同一高度下落
C.每次在轨道上端释放小球A的位置必须在同一点
D.每次在轨道上端释放小球A,必须由静止释放
E.必须改变整个装置的高度H做同样的实验
[课堂练习]
1.关于抛体运动,下列说法正确的是( )
A.抛体运动是将物体以某一初速度抛出后的运动
B.抛体运动是将物体以某一初速度抛出,只在重力作用下的运动
C.抛体运动是将物体以某一初速度抛出,满足合外力为零的条件下的运动
D.抛体运动是将物体以某一初速度抛出,满足除重力外其他力的合力为零的条件下的运动
2.(多选)在探究平抛运动的规律时,可以选用如图所示的各种装置,下列操作合理的是( )
A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看两球是否同时落地
B.选用装置2时,要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面
C.选用装置3时,要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置静止释放钢球
D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动的每秒十几帧至几十帧的照片,获得平抛轨迹
3.(多选)飞机水平匀速直线飞行,从飞机上每隔1 s释放一个铁球,先后共释放4个,若不计空气阻力,则( )
A.在空中任何时刻4个铁球总是排成抛物线,它们的落地点是等间距的
B.在空中任何时刻4个铁球总是排成一条竖直线,它们落地点是等间距的
C.地面上人看到每个铁球都做匀速直线运动,飞行员看到每个铁球都做平抛运动
D.地面上人看到每个铁球都做平抛运动,飞行员看到每个铁球都做自由落体运动
4.(多选)数码相机大多具有摄像功能,每秒钟拍摄大约15帧照片,一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片,下列处理正确的是( )
A.只要测出相邻两照片上小球的距离,就能判断平抛运动的特点
B.只要测出相邻两照片上小球的水平距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点
C.只要测出相邻两照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点
D.只要测出相邻两照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点
5.在“研究平抛运动”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,还需的器材有( )
A.停表 B.天平
C.铅垂线 D.弹簧测力计
核心素养专练
1.根据所学的物理知识进行判断,下列叙述不正确的是( )
A.任何情况下,物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致
B.平抛运动是匀变速曲线运动
C.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,这表明强弩的惯性减小了
D.物体的运动方向不一定与它所受合外力的方向一致
2.(多选)在图示的装置中,有两个相同的处在同一竖直面内的弧形轨道M、N,其底端切线水平,调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,实验时,使P、Q两小球同时释放,则下列说法正确的是( )
A.两小球总会相遇
B.轨道M越高,小球P落到平板上时竖直方向的速度就越大,但两小球仍然会相遇
C.只有把轨道M调整到适当的高度,两小球才会相遇
D.两小球在轨道出口处的水平初速度v0即使不相等,两小球也会相遇
3.某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置。如图所示,在水平桌面上放置一个斜面,把桌子搬到墙的附近,把白纸和复写纸附在墙上。第一次让桌子紧靠墙壁,从斜面上某一位置由静止释放钢球,在白纸上得到痕迹A,以后每次将桌子向后移动相同的距离x,每次都让钢球从斜面的同一位置滚下,重复刚才的操作,依次在白纸上留下痕迹B、C、D,测得AB、BC、CD间的距离分别为y1、y2和y3,设小钢球离开水平桌面运动后运动到痕迹B、C、D的时间分别为t1、t2和t3。下列关于本实验的操作或判断错误的是( )
A.实验前应对实验装置反复调节,直到桌面与铅垂线垂直
B.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了具有相同的水平初速度
C.如果操作与测量正确,可得y1∶y2∶y3=1∶2∶3
D.如果操作与测量正确,可得t1∶t2∶t3=1∶2∶3
4.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
图1
图2
(1)(多选)下列实验条件必须满足的有 。
A.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B.斜槽轨道要尽量光滑些
C.斜槽轨道末端必须保持水平
D.本实验必需的器材还有刻度尺和停表
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的 (选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时 (选填“需要”或者“不需要”)y轴与铅垂线平行。
(3)调节挡板高度,使挡板上表面与斜槽的距离为某确定值y1,测量小球在挡板上的落点与铅垂线之间的距离x1;改变挡板高度,使挡板上表面与斜槽的距离为y2,再次让小球按要求从斜面上滚下,测量小球在木板上的落点与铅垂线之间的距离x2。若y2=4y1,那么x2= ,则可说明小球在水平方向上做匀速直线运动。
(4)伽利略曾硏究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,只要下落高度相同,在空中飞行的时间都一样。这实际上是因为平抛物体 。
A.在水平方向上做匀速直线运动
B.在竖直方向上做自由落体运动
参考答案
自主预习
一、1.速度 重力 水平
2.初速度水平 只受重力
二、1.运动的分解 水平 竖直
2.(1)等时间间隔 位置 轨迹 (2)平抛 自由落体
落地时间 (3)水平 平抛 复写纸 平滑的曲线
课堂探究
一、结论1:速度 重力
结论2:竖直上(下)抛 斜抛 平抛
二、结论3:速度 水平 重力
结论4:重 匀变速 重 曲线
三、[思考与讨论]
1.根据平抛运动的初速度和受力特点,将平抛运动分解为竖直方向的分运动和水平方向的分运动。
2.频闪照相法:在能保证初速度水平的前提下,用数码照相机连续拍照,效果可能较为理想,图象准确,但将不同图片合一需要较复杂的计算机技术支持。
平抛竖落仪法:操作简便,可实现平抛运动的小球和自由落体运动的小球同时释放,但由于运动时间短,两球落地的先后顺序较难观察。
细水柱法:如果能保证初速度水平、水柱细,轨迹就易确定。但由于空气阻力等的影响,水柱轨迹容易变形,长度有限,处理不方便。
平抛运动演示仪法:简单,方便,但在确定轨迹点时需重复多次实验,且确定的轨迹点误差较大。
[实验一]
1.可以用“耳朵听”进行判断。
2.平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。
[实验二]
1.(1)将小球放在斜槽末端看能否保持静止,用铅垂线判断是否竖直。
(2)使小球每次都从同一位置由静止释放。
(3)抛出点在斜槽末端小球球心所在处。
(4)无关,因为只要是同一斜面就可以保证小球每次都以同样大小的初速度做平抛运动。
(5)调节倾斜挡板,钢球飞出后,落到挡板上会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用平滑曲线将这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
2.利用竖直方向上的位移比确定出相等时间。
3.平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。
[总结]
结论5:自由落体 匀速直线
【例题1】
例题分析:平抛运动的物体受到重力作用,故A项错误。平抛运动的物体的加速度为重力加速度,加速度恒定,是匀变速曲线运动,故B项错误。平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,故C项正确。平抛运动的落地时间只与抛出点高度有关,故D项正确。
例题解答:正确答案为CD。
【变式训练1】 C
【例题2】
例题分析:实验中必须保证小球做平抛运动,而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用,所以斜槽轨道末端必须要水平,所以A选项是正确的;该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平,因此要求小球从同一位置静止释放,至于是否光滑没有影响,故B错误;只要小球从同一位置静止释放,摩擦力对小球影响是相同的,小球抛出的初速度相同,故没有必要平衡摩擦力,故C错误;为确保有相同的水平初速度,所以要求从斜槽同一位置无初速度释放,所以D选项是正确的。
例题解答:正确答案为AD。
【变式训练2】 ABE
课堂练习
1.B 2.BD 3.BD 4.BD 5.C
核心素养专练
1.C 2.AB 3.C
4.(1)AC (2)球心 需要 (3)2x1 (4)B
学习目标
1.知道什么是抛体运动、什么是平抛运动及平抛运动的条件,理解平抛运动是匀变速曲线运动。
2.知道实验探究平抛运动的方法,掌握平抛运动在水平、竖直方向分运动性质。
3.通过实验,体会物理问题的探究思想及物理实验的设计方法,加深对运动的合成与分解的认识。
自主预习
一、抛体运动和平抛运动
1.定义:以一定的 将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受 的作用,这时的运动叫作抛体运动。如果初速度是沿 方向的,这样的抛体运动叫作平抛运动。
2.平抛条件: 、 。
二、实验:探究平抛运动的特点
1.平抛运动的轨迹是曲线,比直线运动复杂,对曲线运动进行 ,分解为 方向的分运动和 方向的分运动。
2.通读教材P10、P11、P12三页,整理探究实验的设计思路。
(1)用频闪相机记录平抛运动的轨迹:相机拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张 的连续照片,记录小球在不同时刻的 。以左边第一个小球的中心为原点,沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系,就可以根据照片上小球的位置画出小球的 。
(2)在装置中,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做 运动,同时B球被释放,自由下落,做 运动。A、B两球同时开始运动。观察两球的运动轨迹,比较它们 的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验,记录实验现象变化。
(3)如图所示,将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上,调节斜槽末端 。钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出后做 运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板,钢球飞出后,落到挡板上,就会挤压 ,在白纸上留下印迹。上下调节挡板,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用 把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
(4)拓展方案补充: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,且水平端加接一段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。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根细管的作用,是保持从喷嘴射出水流的速度不变,使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通,A处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到A处以前的一段时间内,可以得到稳定的细水柱。
课堂探究
一、抛体运动
[情境设问]物体(投掷的标枪、飞跃的汽车、投射的篮球)飞出后做曲线运动,以标枪为例,标枪离手后为何可以继续向前运动 在向前运动的过程中受到哪些力的作用
结论1:以一定的 将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受 的作用,这时的运动叫作抛体运动。
结论2:抛体运动的分类: 、 、 。
二、平抛运动
[提出问题]平抛作为抛体运动的一种情况,能否归纳得出平抛运动的条件
结论3:以一定的 将物体 抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受 的作用,这时的运动叫作平抛运动。
[思考与讨论]请从受力和运动两个角度分析平抛运动属于何种性质的运动 并给出理论依据。
结论4:做平抛运动的物体只受到 力的作用,由牛顿第二定律可知,其加速度恒为g,所以是 运动;又因 力与速度不在同一条直线上,所以平抛运动是匀变速 运动。
三、实验:探究平抛运动的特点
[思考与讨论]请同学们小组合作,完成以下问题:
1.平抛运动的轨迹是曲线,比直线运动复杂,不易研究,如何处理曲线运动
2.结合教材,小组合作设计探究实验方案,并分析其优缺点,确定实验方案。
[实验一]探究平抛运动竖直分运动特点
请同学们利用平抛竖落仪对平抛运动竖直方向的分运动进行实验探究。并思考如下问题。
1.在实验探究中,两球落地时间较短,如何比较两球落地的先后
2.平抛运动竖直分运动的运动特点是什么
[实验二]探究平抛运动水平分运动特点
请同学们参考教材P12参考案例步骤2组装器材,进行实验,探究平抛运动水平方向的分运动特点,并思考如下问题。
1.注意事项:
(1)如何检验斜槽末端部分是否水平和木板面是否竖直
(2)如何保证每次实验水平初速度v0相同
(3)小球平抛的抛出点在哪 如何确定
(4)实验结果与斜面轨道不光滑有关吗 为什么
(5)如何得到实验轨迹点,并描绘平抛运动的轨迹
2.图像处理:根据平抛运动竖直方向的分运动特点,分析相等的时间内水平分运动的位移,即可以确定水平分运动的规律。如何确定“相等的时间间隔”
3.平抛运动水平分运动的运动特点是什么
[总结]请同学们归纳总结平抛运动的特点。
结论5:平抛运动在竖直方向的分运动为 运动,在水平方向的分运动为 运动。
[例题展示]
【例题1】 (多选)关于平抛运动,下面的几种说法正确的是 ( )
A.平抛运动是一种不受任何外力作用的运动
B.平抛运动是曲线运动,它的速度方向不断改变,不可能是匀变速运动
C.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
D.平抛运动的落地时间与初速度大小无关
【变式训练1】 关于平抛运动,下列说法正确的是( )
A.平抛运动是非匀变速运动
B.平抛运动是匀速运动
C.平抛运动是匀变速曲线运动
D.平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的
【例题2】 (多选)在“研究平抛运动”实验中,下列措施可减小实验误差的是( )
A.斜槽轨道末端切线必须水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.每次要平衡摩擦力
D.小球每次应从斜槽同一高度释放
【变式训练2】
(多选)在研究平抛运动时,为证明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。某同学设计了如图所示的实验装置:小球A沿轨道滑下,离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该现象说明了A球在离开轨道后,竖直方向的分运动是自由落体运动。下面列出了一些操作要求,你认为正确的是( )
A.通过调节轨道,使轨道末端水平
B.通过调节整个装置,使A球离开轨道末端时与B球从同一高度下落
C.每次在轨道上端释放小球A的位置必须在同一点
D.每次在轨道上端释放小球A,必须由静止释放
E.必须改变整个装置的高度H做同样的实验
[课堂练习]
1.关于抛体运动,下列说法正确的是( )
A.抛体运动是将物体以某一初速度抛出后的运动
B.抛体运动是将物体以某一初速度抛出,只在重力作用下的运动
C.抛体运动是将物体以某一初速度抛出,满足合外力为零的条件下的运动
D.抛体运动是将物体以某一初速度抛出,满足除重力外其他力的合力为零的条件下的运动
2.(多选)在探究平抛运动的规律时,可以选用如图所示的各种装置,下列操作合理的是( )
A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看两球是否同时落地
B.选用装置2时,要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面
C.选用装置3时,要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置静止释放钢球
D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动的每秒十几帧至几十帧的照片,获得平抛轨迹
3.(多选)飞机水平匀速直线飞行,从飞机上每隔1 s释放一个铁球,先后共释放4个,若不计空气阻力,则( )
A.在空中任何时刻4个铁球总是排成抛物线,它们的落地点是等间距的
B.在空中任何时刻4个铁球总是排成一条竖直线,它们落地点是等间距的
C.地面上人看到每个铁球都做匀速直线运动,飞行员看到每个铁球都做平抛运动
D.地面上人看到每个铁球都做平抛运动,飞行员看到每个铁球都做自由落体运动
4.(多选)数码相机大多具有摄像功能,每秒钟拍摄大约15帧照片,一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片,下列处理正确的是( )
A.只要测出相邻两照片上小球的距离,就能判断平抛运动的特点
B.只要测出相邻两照片上小球的水平距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点
C.只要测出相邻两照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点
D.只要测出相邻两照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点
5.在“研究平抛运动”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,还需的器材有( )
A.停表 B.天平
C.铅垂线 D.弹簧测力计
核心素养专练
1.根据所学的物理知识进行判断,下列叙述不正确的是( )
A.任何情况下,物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致
B.平抛运动是匀变速曲线运动
C.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,这表明强弩的惯性减小了
D.物体的运动方向不一定与它所受合外力的方向一致
2.(多选)在图示的装置中,有两个相同的处在同一竖直面内的弧形轨道M、N,其底端切线水平,调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,实验时,使P、Q两小球同时释放,则下列说法正确的是( )
A.两小球总会相遇
B.轨道M越高,小球P落到平板上时竖直方向的速度就越大,但两小球仍然会相遇
C.只有把轨道M调整到适当的高度,两小球才会相遇
D.两小球在轨道出口处的水平初速度v0即使不相等,两小球也会相遇
3.某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置。如图所示,在水平桌面上放置一个斜面,把桌子搬到墙的附近,把白纸和复写纸附在墙上。第一次让桌子紧靠墙壁,从斜面上某一位置由静止释放钢球,在白纸上得到痕迹A,以后每次将桌子向后移动相同的距离x,每次都让钢球从斜面的同一位置滚下,重复刚才的操作,依次在白纸上留下痕迹B、C、D,测得AB、BC、CD间的距离分别为y1、y2和y3,设小钢球离开水平桌面运动后运动到痕迹B、C、D的时间分别为t1、t2和t3。下列关于本实验的操作或判断错误的是( )
A.实验前应对实验装置反复调节,直到桌面与铅垂线垂直
B.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了具有相同的水平初速度
C.如果操作与测量正确,可得y1∶y2∶y3=1∶2∶3
D.如果操作与测量正确,可得t1∶t2∶t3=1∶2∶3
4.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
图1
图2
(1)(多选)下列实验条件必须满足的有 。
A.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B.斜槽轨道要尽量光滑些
C.斜槽轨道末端必须保持水平
D.本实验必需的器材还有刻度尺和停表
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的 (选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时 (选填“需要”或者“不需要”)y轴与铅垂线平行。
(3)调节挡板高度,使挡板上表面与斜槽的距离为某确定值y1,测量小球在挡板上的落点与铅垂线之间的距离x1;改变挡板高度,使挡板上表面与斜槽的距离为y2,再次让小球按要求从斜面上滚下,测量小球在木板上的落点与铅垂线之间的距离x2。若y2=4y1,那么x2= ,则可说明小球在水平方向上做匀速直线运动。
(4)伽利略曾硏究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,只要下落高度相同,在空中飞行的时间都一样。这实际上是因为平抛物体 。
A.在水平方向上做匀速直线运动
B.在竖直方向上做自由落体运动
参考答案
自主预习
一、1.速度 重力 水平
2.初速度水平 只受重力
二、1.运动的分解 水平 竖直
2.(1)等时间间隔 位置 轨迹 (2)平抛 自由落体
落地时间 (3)水平 平抛 复写纸 平滑的曲线
课堂探究
一、结论1:速度 重力
结论2:竖直上(下)抛 斜抛 平抛
二、结论3:速度 水平 重力
结论4:重 匀变速 重 曲线
三、[思考与讨论]
1.根据平抛运动的初速度和受力特点,将平抛运动分解为竖直方向的分运动和水平方向的分运动。
2.频闪照相法:在能保证初速度水平的前提下,用数码照相机连续拍照,效果可能较为理想,图象准确,但将不同图片合一需要较复杂的计算机技术支持。
平抛竖落仪法:操作简便,可实现平抛运动的小球和自由落体运动的小球同时释放,但由于运动时间短,两球落地的先后顺序较难观察。
细水柱法:如果能保证初速度水平、水柱细,轨迹就易确定。但由于空气阻力等的影响,水柱轨迹容易变形,长度有限,处理不方便。
平抛运动演示仪法:简单,方便,但在确定轨迹点时需重复多次实验,且确定的轨迹点误差较大。
[实验一]
1.可以用“耳朵听”进行判断。
2.平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。
[实验二]
1.(1)将小球放在斜槽末端看能否保持静止,用铅垂线判断是否竖直。
(2)使小球每次都从同一位置由静止释放。
(3)抛出点在斜槽末端小球球心所在处。
(4)无关,因为只要是同一斜面就可以保证小球每次都以同样大小的初速度做平抛运动。
(5)调节倾斜挡板,钢球飞出后,落到挡板上会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用平滑曲线将这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
2.利用竖直方向上的位移比确定出相等时间。
3.平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。
[总结]
结论5:自由落体 匀速直线
【例题1】
例题分析:平抛运动的物体受到重力作用,故A项错误。平抛运动的物体的加速度为重力加速度,加速度恒定,是匀变速曲线运动,故B项错误。平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,故C项正确。平抛运动的落地时间只与抛出点高度有关,故D项正确。
例题解答:正确答案为CD。
【变式训练1】 C
【例题2】
例题分析:实验中必须保证小球做平抛运动,而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用,所以斜槽轨道末端必须要水平,所以A选项是正确的;该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平,因此要求小球从同一位置静止释放,至于是否光滑没有影响,故B错误;只要小球从同一位置静止释放,摩擦力对小球影响是相同的,小球抛出的初速度相同,故没有必要平衡摩擦力,故C错误;为确保有相同的水平初速度,所以要求从斜槽同一位置无初速度释放,所以D选项是正确的。
例题解答:正确答案为AD。
【变式训练2】 ABE
课堂练习
1.B 2.BD 3.BD 4.BD 5.C
核心素养专练
1.C 2.AB 3.C
4.(1)AC (2)球心 需要 (3)2x1 (4)B