5.3 实验：探究平抛运动特点 课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
5.3 实验：探究平抛运动的特点
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，这时的运动叫作抛体运动（projectile motion）。
离开手的篮球
一跃而出的海豚
G
G
G
G
G
G
v0
v0
抛体运动
v0
v0
v0
竖直上抛运动
平抛运动
斜抛运动
1. 定义：以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，如果物体只受重力的作用，这时的运动叫做抛体运动。
2. 分类：
v0
G
抛体运动
G
v0
如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动。
平抛运动
定义：将物体以一定的初速度沿水平方向的抛出。仅在重力作用下物体所作的运动称为平抛运动。
条件: 初速度沿水平方向；
性质：匀变速曲线运动
忽略空气阻力，只受重力。
平抛运动
G
v0
如何用实验来研究平抛运动的特点？
实验思路：
x
y
G
v0
平抛运动可以分解为哪两个方向呢？
为了研究平抛运动的特点，应该把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来。
平抛运动
1.频闪照相法：
x
y
v0
G
(1)用频闪照相的方法记录的做平抛运动的小球每隔相等时间的位置。
(2)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，将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在表格中。
小球运动的频闪照片
(3)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.
抛出时间 T 2T 3T 4T 5T
水平位移
竖直位移
结论 水平分运动特点
竖直分运动特点
v0
C
O
A
B
平抛运动物体在水平方向做匀速直线运动
平抛运动物体在竖直方向做自由落体运动
B
C
v0
A
O
观察结果：
两球同时落地，只有一个声音
步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
平抛运动竖直方向的分运动是什么运动呢？
实验表明：
平抛运动竖直方向的运动为自由落体运动
斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。
1、实验器材
斜槽
小球
白纸
木板
铅垂线
实验器材与实验步骤
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
1.装置和实验
(1)如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板.
图3
实验器材与实验步骤
(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛
运动，使小球的轨迹与背板平行.钢球落到倾斜的挡板N
上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹.
实验器材与实验步骤
(3)上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置.
(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.
(5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹.
(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点.
实验器材与实验步骤
2.注意事项
(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平，使小球做平抛运动(调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平).
(2)背板必须处于竖直面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.
(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同.
实验器材与实验步骤
(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球球心在背板上的投影点.
实验器材与实验步骤
(5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.
1．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）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由落下，改变整个装置的高度H做同样的实验。下列说法正确的是（　　）
A．两球轨迹不同，B球先落地
B．实验现象可以说明A球离开轨道后，竖直方向做的是自由落体运动
C．实验现象可以说明A球离开轨道后，水平方向做的是匀速直线运动
D．改变A球的释放点，两小球落地时间不同
B
2．在“探究平抛运动的特点”的实验中，用如图所示装置描绘轨迹。实验前，将斜槽M的末端调节水平，再将一张白纸和复写纸固定在背板上。N是可上下调节的一个水平放置的挡板，挡板与背板之间成“V”夹角。钢球飞出后落到N上，就会挤压复写纸留下痕迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。关于实验过程，下列说法正确的是（　　）
A．钢球可以从斜槽上不同位置由静止释放
B．重垂线只是用来检验背板是否竖直
C．白纸固定在复写纸的外面
D．在描出的轨迹上，从抛出点开始依次取竖直方向比值为1∶3∶5的三段位移，则对应水平方向的三段位移之比接近1∶1∶1
D
4．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，直到桌面与重锤线垂直
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
C
3．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。如图所示为研究平抛运动的实验装置，现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上，然后切断电磁铁C的电源，使一个小铁球从轨道A射出，并在射出时碰到碰撞开关S，使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球，两铁球同时落到地面。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
B
8．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。调节C、D高度，使，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，小铁球R开始下落，改变弧形轨道M的高度以及电磁铁E的位置，再进行若干次调整，经过多次实验发现，P、Q、R三球同时在水平面相撞。下列说法和做法正确的是（ ）
A．实验说明小铁球P离开轨道做平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B．实验说明小铁球P离开轨道做平抛运动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，为了使三球同时相撞，可以适当将电磁
铁E向右移动一段距离
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，为了使三球同时相撞，可以适当将电磁铁E向左移动一段距离
ABC
5．用小锤击打弹性金属片后，一小球做平抛运动，同时另一小球做自由落体运动．两球运动的频闪照片如图所示，最上面与最下面小球位置间的实际竖直距离为1 m，照片中反映的实际情况是（　　）
A．自由下落小球相邻位置间的位移相等
B．平抛运动小球相邻位置间的位移相等
C．自由下落小球相邻位置间的距离一定大于0.1 m
D．平抛运动小球相邻位置间的水平距离一定大于0.1 m
D
7．图为一小球做平抛运动的频闪照片。第1次闪光时小球位于O点，第4次、第8次闪光时小球分别位于A、B两点。已知OA的水平距离为x1，AB的水平距离为x2，频闪仪的闪光周期为T。根据照片所测量的物理量，可得到小球水平速度v0的大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
D
8. 某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置。在水平桌面上放置一个斜面，每次都让钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板（还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画），木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的落点。已知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，在此前提下，怎样探究钢球水平分速度的特点？请指出需要的器材，说明实验步骤。
1.还需要的器材是刻度尺，示意图如图所示，实验步骤如下。
（2）让钢球从斜面上某一位置无初速释放；
（3）测量钢球在木板上的落点P与重垂线之间的距离x ；
（4）调节木板高度，使木板上表面与水平桌面的距离为某一确定值4y ；
（5）让钢球从斜面上同一位置无初速释放；
（6）测量钢球在木板上的落点P与重垂线之间
的距离x ；
(7）比较 、 ，若 ，
则说明钢球在水平方向做匀速直线运动。
（1）调节木板高度，使木板上表面与水平桌面的距离为某一确定值y ；
9. 某同学为了省去图中的水平木板，把第1题中的实验方案作了改变。他把桌子搬到墙的附近，把白纸和复写纸附在墙上，使从水平桌面上滚下的钢球能打在墙上，从而记录钢球的落点。改变桌子和墙的距离，就可以得到多组数据。如果采用这种方案，应该收集哪些数据并如何处理这些数据？
改变墙与桌面边缘竖直垂线之间的距离x，测量落点与抛出点之间的竖直距离y，若 ，有 ，则说明钢球在水平方向做匀速直线运动。
10. 某同学目测桌子高度大约为0.8 m，他使小球沿桌面水平飞出，用数码相机拍摄小球
做平抛运动的录像（每秒25帧）。如果这位同学采用逐帧分析的办法，保存并打印各帧的画面。他大约可以得到几帧小球正在空中运动的照片？
桌面离地面高度：
因为每秒可以拍摄25帧，所以0.4秒可以拍摄：
帧
11. 小刚同学通过实验，得到了某物体在Oxy平面上运动的一条运动轨迹，如图平面直角坐标系中的OP曲线所示。他根据物体运动轨迹的特点作出了猜想：如果物体在y方向做匀速直线运动，那么物体在x方向必定做匀加速直线运动。小刚同学的猜想是否成立？作图并给出你的分析过程。
在OP图线上取四点A、B、C、D，且满足：
测得A、B、C、D四点在x轴的横坐标满足：
则可以判断若物体在y方向做匀速直线运动时，在x方向上一定做匀加速直线运动。
谢谢！