人教版（2019）物理必修第二册5_3实验：探究平抛运动的特点 课件(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）物理必修第二册5_3实验：探究平抛运动的特点 课件(共27张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 396.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-21 14:56:44 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
5.3 实验：探究平抛运动的特点
1. 了解用实验获得平抛运动轨迹的方法。
2.知道判断做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。
3.知道判断做平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动。
投篮是在比赛中，队员运用各种专门、合理的动作将球投进对方球篮的方法。 是篮球赛中得分手段。在投篮中篮球的运动轨迹是怎样的呢
一、探究平抛运动的特点
根据对平抛物体的受力分析，你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想？
想一想：
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）。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。
下面我们通过实验来探究物体做平抛运动的特点。在实验开始前，请你思考：平抛运动与我们之前研究的直线运动的显著区别是什么？如何用实验来研究平抛运动的特点？
实验目的
1.探究平抛运动竖直分运动的特点。
2.探究平抛运动水平分运动的特点。
实验器材
斜槽、平抛运动实验器、白纸、复写纸、小球、图钉、铅笔、刻度尺、重垂线等。
实验原理与设计
1.实验的基本思想——控制变量法。
2.实验原理:
(1)物体的平抛运动可以看作是两个方向的分运动的合成,一个是水平方向的分运动,另一个是竖直方向的分运动。
(2)探究两个分运动:
①探究小球在水平方向分运动的特点;
②探究小球在竖直方向分运动的特点。
1.探究平抛运动竖直分运动的特点:
实验步骤
(1)如图,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做平抛运动,同时B球被释放,自由下落,做自由落体运动。
(2)观察两球的运动轨迹,比较它们落地时间的先后。
(3)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。
数据收集与分析
根据A球与B球落地时间的先后,得出平抛运动竖直分运动随时间变化的规律。
2.探究平抛运动水平分运动的特点:
实验步骤
(1)如图,钢球在斜槽M中从某一高度滚下,从末端飞出后做平
抛运动(实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)。
(2)钢球飞出后,落到挡板N上,在白纸上留下印迹,记录钢球所
经过的位置。
(3)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。
(4)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。
数据收集与分析
根据平抛运动的轨迹,设法确定相等的时间间隔,再看相等的时间内水平分运动的位移,进而确定水平分运动的规律。
误差分析
1.安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。
2.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。
3.小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。
4.确定小球运动的位置时,出现误差。
5.量取轨迹上各点的坐标时,出现误差。
注意事项
1.斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端的切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若没有明显的运动倾向,斜槽末端的切线就水平了。
2.方木板固定:方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
小球释放:
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。
(2)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
4.坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
思考·讨论
如图所示是此装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可以判断实验操作错误的原因是什么 (科学探究)
提示:斜槽末端没有调节切线水平。
例1.为了研究平抛物体的运动，用两个完全相同的小球A、B再相同的高度做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球立即水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落地。自开始下落到落地前的过程中，两球的（ ）
A．位移相同
B．末速度相同
C．重力做功相等
D．末动能相等
解析：A、根据两小球的运动轨迹可知，两小球的位移不相同，故A错误；
BD、由于A球开始时具有初速度，而下落过程中均只有重力做功，根据机械能守恒可得，A球落地时动能大于B球落地时的动能，故A球的速度大于B球的速度，故BD错误；
C、因两小球下落高度相等，根据W=mgh可得重力做功相等，故C正确；
故选：C。
变式训练：
如图是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。小方格的边长L=2.5cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，g=10m/，下列选项正确的是（ ）
A．斜槽轨道必须光滑
B．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好
C．小球平抛的初速度v0=1.0m/s
D．小球通过b点时的速度vb=1.5m/s
解析：A、为了保证每次小球平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A错误；B、为确保有相同的水平初速度，所以要求从同一位置无初速度释放，并不是越高越好，故B错误；
C、在竖直方向上，根据△y=L=得T==s=0.05s，则初速度==m/s=1.0m/s，故C正确；D、小球在b点的竖直分速度==m/s=0.75m/s，根据平行四边形定则知，b点的速度==1.25m/s，故D错误；
故选：C。
技法点拨：
明确两小球的运动性质，知道两球运动时间相同，受力相同，根据功的定义确定重力做功，根据机械能守恒确定末动能和末速度。
平抛运动以及机械能守恒定律的应用，要注意明确两小球在下落中均只受重力，两小球在竖直方向上的运动特点相同。
1.平抛运动：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。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。
2.平抛运动：①初速度沿水平方向
②只受重力的作用
3.平抛运动的特点
水平方向为 匀速直线运动
竖直方向为 自由落体运动
1.在“研究平抛物体的运动”的实验中,为减小空气阻力对小球的影响,选择小球时,应选择下列的（ ）
A.实心小铁球
B.空心铁球
C.实心小木球
D.以上三种球都可以
解析：为了减小空气阻力对小球的影响,要选择体积较小质量较大的小球,故选实心小铁球,故A正确,B、C、D错误;
故选：A。
A
2.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．斜槽口O点正前方r处
D．斜槽口O点正上方r处
解析：小球做平抛运动的坐标原点位置是小球初始对应的球心位置，即在槽口O点上方r处，即为球心在竖直平板上的水平投影点，而在实际操作中，在槽口O点上方r处无法确定。故B正确，ACD错误。
故选：B。
B
3.某同学设计了一个“测平抛运动物体初速度”的实验装置如图所示，要完成本实验，在下列实验器材中最需要使用的是（ ）
A．刻度尺
B．天平
C．打点计时器
D．弹簧测力计
解：析由图可知，实验中小球离开桌子后做平抛运动，根据平抛运动的规律可知，应测出竖直高度和水平位移，故应用到刻度尺；实验中不需要用到天平、打点计时器和弹簧测力计，故A正确，BCD错误。
故选：A。
A
4.用频闪照相法探究平抛运动，如图所示，记录了物体在不同时刻的位置，已知频闪周期一定，如果把平抛运动分解为水平运动和竖直分运动，观察图片可知，物体在水平方向上做 运动，在竖直方向上做 运动，并说明理由。
匀速直线
匀加速直线
解析：记录物体位置的a、b、c、d相邻两点间的水平距离均相等，为两个小格，即水平方向上在相同时间内发生的位移相等，故物体在水平方向上做匀速直线运动；相邻两点间的竖直距离分别为1格、2格、3格，所以在竖直方向满足“相邻相等时间内位移差相等”，故竖直方向上做匀加速直线运动。
故答案为：匀速直线；匀加速直线
再见
5.3 实验：探究平抛运动的特点
1. 了解用实验获得平抛运动轨迹的方法。
2.知道判断做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。
3.知道判断做平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动。
投篮是在比赛中，队员运用各种专门、合理的动作将球投进对方球篮的方法。 是篮球赛中得分手段。在投篮中篮球的运动轨迹是怎样的呢
一、探究平抛运动的特点
根据对平抛物体的受力分析，你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想？
想一想：
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）。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。
下面我们通过实验来探究物体做平抛运动的特点。在实验开始前，请你思考：平抛运动与我们之前研究的直线运动的显著区别是什么？如何用实验来研究平抛运动的特点？
实验目的
1.探究平抛运动竖直分运动的特点。
2.探究平抛运动水平分运动的特点。
实验器材
斜槽、平抛运动实验器、白纸、复写纸、小球、图钉、铅笔、刻度尺、重垂线等。
实验原理与设计
1.实验的基本思想——控制变量法。
2.实验原理:
(1)物体的平抛运动可以看作是两个方向的分运动的合成,一个是水平方向的分运动,另一个是竖直方向的分运动。
(2)探究两个分运动:
①探究小球在水平方向分运动的特点;
②探究小球在竖直方向分运动的特点。
1.探究平抛运动竖直分运动的特点:
实验步骤
(1)如图,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做平抛运动,同时B球被释放,自由下落,做自由落体运动。
(2)观察两球的运动轨迹,比较它们落地时间的先后。
(3)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。
数据收集与分析
根据A球与B球落地时间的先后,得出平抛运动竖直分运动随时间变化的规律。
2.探究平抛运动水平分运动的特点:
实验步骤
(1)如图,钢球在斜槽M中从某一高度滚下,从末端飞出后做平
抛运动(实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)。
(2)钢球飞出后,落到挡板N上,在白纸上留下印迹,记录钢球所
经过的位置。
(3)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。
(4)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。
数据收集与分析
根据平抛运动的轨迹,设法确定相等的时间间隔,再看相等的时间内水平分运动的位移,进而确定水平分运动的规律。
误差分析
1.安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。
2.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。
3.小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。
4.确定小球运动的位置时,出现误差。
5.量取轨迹上各点的坐标时,出现误差。
注意事项
1.斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端的切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若没有明显的运动倾向,斜槽末端的切线就水平了。
2.方木板固定:方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
小球释放:
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。
(2)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
4.坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
思考·讨论
如图所示是此装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可以判断实验操作错误的原因是什么 (科学探究)
提示:斜槽末端没有调节切线水平。
例1.为了研究平抛物体的运动，用两个完全相同的小球A、B再相同的高度做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球立即水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落地。自开始下落到落地前的过程中，两球的（ ）
A．位移相同
B．末速度相同
C．重力做功相等
D．末动能相等
解析：A、根据两小球的运动轨迹可知，两小球的位移不相同，故A错误；
BD、由于A球开始时具有初速度，而下落过程中均只有重力做功，根据机械能守恒可得，A球落地时动能大于B球落地时的动能，故A球的速度大于B球的速度，故BD错误；
C、因两小球下落高度相等，根据W=mgh可得重力做功相等，故C正确；
故选：C。
变式训练：
如图是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。小方格的边长L=2.5cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，g=10m/，下列选项正确的是（ ）
A．斜槽轨道必须光滑
B．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好
C．小球平抛的初速度v0=1.0m/s
D．小球通过b点时的速度vb=1.5m/s
解析：A、为了保证每次小球平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A错误；B、为确保有相同的水平初速度，所以要求从同一位置无初速度释放，并不是越高越好，故B错误；
C、在竖直方向上，根据△y=L=得T==s=0.05s，则初速度==m/s=1.0m/s，故C正确；D、小球在b点的竖直分速度==m/s=0.75m/s，根据平行四边形定则知，b点的速度==1.25m/s，故D错误；
故选：C。
技法点拨：
明确两小球的运动性质，知道两球运动时间相同，受力相同，根据功的定义确定重力做功，根据机械能守恒确定末动能和末速度。
平抛运动以及机械能守恒定律的应用，要注意明确两小球在下落中均只受重力，两小球在竖直方向上的运动特点相同。
1.平抛运动：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。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。
2.平抛运动：①初速度沿水平方向
②只受重力的作用
3.平抛运动的特点
水平方向为 匀速直线运动
竖直方向为 自由落体运动
1.在“研究平抛物体的运动”的实验中,为减小空气阻力对小球的影响,选择小球时,应选择下列的（ ）
A.实心小铁球
B.空心铁球
C.实心小木球
D.以上三种球都可以
解析：为了减小空气阻力对小球的影响,要选择体积较小质量较大的小球,故选实心小铁球,故A正确,B、C、D错误;
故选：A。
A
2.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．斜槽口O点正前方r处
D．斜槽口O点正上方r处
解析：小球做平抛运动的坐标原点位置是小球初始对应的球心位置，即在槽口O点上方r处，即为球心在竖直平板上的水平投影点，而在实际操作中，在槽口O点上方r处无法确定。故B正确，ACD错误。
故选：B。
B
3.某同学设计了一个“测平抛运动物体初速度”的实验装置如图所示，要完成本实验，在下列实验器材中最需要使用的是（ ）
A．刻度尺
B．天平
C．打点计时器
D．弹簧测力计
解：析由图可知，实验中小球离开桌子后做平抛运动，根据平抛运动的规律可知，应测出竖直高度和水平位移，故应用到刻度尺；实验中不需要用到天平、打点计时器和弹簧测力计，故A正确，BCD错误。
故选：A。
A
4.用频闪照相法探究平抛运动，如图所示，记录了物体在不同时刻的位置，已知频闪周期一定，如果把平抛运动分解为水平运动和竖直分运动，观察图片可知，物体在水平方向上做 运动，在竖直方向上做 运动，并说明理由。
匀速直线
匀加速直线
解析：记录物体位置的a、b、c、d相邻两点间的水平距离均相等，为两个小格，即水平方向上在相同时间内发生的位移相等，故物体在水平方向上做匀速直线运动；相邻两点间的竖直距离分别为1格、2格、3格，所以在竖直方向满足“相邻相等时间内位移差相等”，故竖直方向上做匀加速直线运动。
故答案为：匀速直线；匀加速直线
再见