高一下学期物理人教版（2019）必修第二册5.3 实验：探究平抛运动的特点课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
5.3 实验：探究平抛运动的特点
学习目标
重点：掌握实验中的原理和注意事项
难点：掌握实验中实验原理的应用迁移与创新
1 平抛运动
1、抛体运动
定义：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．抛体运动分为竖直上抛运动、竖直下抛运动、平抛运动和斜抛运动．
2．平抛运动
（1）定义
（2）条件
（3）性质
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力的作用下所做的运动叫作平抛运动．
①初速度沿水平方向；②只受重力的作用．
平抛运动是曲线运动，所受合力（重力）恒定，故平抛运动是加速度为 g 的匀变速曲线运动。
◎抛体运动是一种理想化模型，即把物体看成质点，抛出后只考虑重力的作用，忽略空气阻力的影响．
平抛运动与匀变速运动关系:
抛体运动是匀变速运动
1 平抛运动
物体做抛体运动，当初速度方向与重力方向在同一直线上时，物体做匀变速直线运动，如竖直上抛运动和竖直下抛运动；当初速度方向与重力方向不在同一直线上时，物体做匀变速曲线运动，如平抛运动和斜抛运动．
概念辨析
1 平抛运动
1、物体被水平抛出的运动一定是平抛运动．
2、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的运动都是抛体运动．
x
x
1．实验思路
平抛运动的轨迹是曲线，根据运动的合成与分解，可以把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动，即设计实验分别研究物体在水平方向和竖直方向的分运动的特点
2 实验：探究平抛运动的特点
由力的独立作用原理推测出做平抛运动的物体在两个方向上的运动情况：
(1）在水平方向不受力的作用，物体做速直线运动；
(2）物体只受竖直向下的重力作用，坚直方向的初速度为零，做自由落体运动．
2 实验：探究平抛运动的特点
2．实验方案
(1）方案一 频闪照相法
①用频闪照相法记录小球的位置
调节照相机的闪光频率，打开照相机使其正对小球运动的轨迹平面．将小球水平抛出，小球做平抛运动，数码相机每秒拍摄小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线，可得到小球的运动轨迹．以抛出点为坐标原点，沿水平方向和竖直
方向分别建立 x 轴和 y 轴，将各球中心点的坐标记录在表格中．
2 实验：探究平抛运动的特点
(1）方案一 频闪照相法
2 数据处理
分析实验数据，发现在误差允许的范围内，在水平方向上，相邻两个位置的小球中心的距离总是相等；在竖直方向上，连续相邻两个位置的小球中心的距离差总是一个定值．根据照相机闪光的频率和竖直方向上连续相邻两个位置的小球中心的距离差，求出小球做平抛运动的加速度，发现与当地的重力加速度非常接近．
2 实验：探究平抛运动的特点
(1）方案一 频闪照相法
③实验分析
在误差允许的范围内，在水平方向上，相邻两个位置的小球中心的距离总是相等，说明做平抛运动的小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动；在竖直方向上，连续相邻两个位置的小球中心的距离差总是一个值，且求得的加速度与重力加速度非常接近，说明做平抛运动的小球在竖直方向上的分运动是加速度为 g 的加速直线运动。
2 实验：探究平抛运动的特点
(2）方案二分别探究水平和竖直方向的运动规律
①步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
a ．实验操作
在实验中，用小锤击打弹性金属片后，小钢球 A 沿水平方向抛出，做平抛运动；同时小钢球 B 被释放，自由下落，做自由落体运列察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后，分别改变小地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录现象．
2 实验：探究平抛运动的特点
b ．实验分析
仔细观察可知，不管两个小钢球距地面的高度为多大，或小锤击打金属片的力度多大（小锤击打金属片的力度越大小钢球 A 水平抛出的初速度越大），两小钢球母次都同时落地，说明两小钢球在坚直方向的运动情况相同，即做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
2 实验：探究平抛运动的特点
c ．实验结论
做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运烈
2 实验：探究平抛运动的特点
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
a ．实验思路
如米我们能够得到平抛运动的轨，利用前面探究得出的平抛运动竖直分运动的特点，就可以分析得出平抛运动在水平方向分运动的特点．
b ．绘制轨迹
在如图所示的装置中，斜槽 M 末端水平，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动．在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N ，钢球飞出后，落到挡板上．实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上．钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹．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．最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹．
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
c ．数据处理
根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动是自由落体运动，可得从抛出点开始，连续相等时间内的竖直位移之比为1:3:5:...，根据这个规律确定"相等的时间间隔"；测量相等的时间内水平分运动的位移，若位移相同，说明水平方向的分运动是匀速直线运动．
d ．实验结论
做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．
2 实验：探究平抛运动的特点
3 利用描点法研究平抛运动的特点
1．实验目的
(1）用实验的方法描出平抛物体的运动轨迹，判断轨迹是否是抛物线：
(2）用实验所得轨迹求平抛物体的初速度．
2．实验原理
在竖直放置的木板上固定坐标纸，令小球做平抛运动，利用描点法描出小球的运动轨迹，以竖直向下为 y 轴的正方向建立平面直角坐标系，测得曲线上某一点的坐标（ x , y )，根据两个分运动的特点，利用公式 y =1/2 gt2 ，求出小球运动的时间t，再利用公式 x =v0t，求出小球的水平分速度v0= 。即为小球做平抛运动的初速度．
3 利用描点法研究平抛运动的特点
3．实验器材与步骤
(1）实验器材
斜槽、铁架台、木板、坐标纸、小球、图钉、铅笔、刻度尺、铅垂线等．
(2）实验步骤
①安装调平
a ．调整斜槽：用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分，若小球在平直部分的任意位置都能保持静止状态，就表明斜槽的末端处已调平．
b 调整木板：用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行．然后把铅垂线方向记录到钉在木板的坐标纸上，固定木板，在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
3 利用描点法研究平抛运动的特点
②建立坐标系
把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，利用铅垂线画出过坐标原点的竖直线，作为 y 轴，在水平方向建立 x 轴
③确定球的位置
使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球从轨道末端抛出，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．
④描点得轨迹
取下坐标纸，将在坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球做平抛运动的轨迹．
注意事项
3 利用描点法研究平抛运动的特点
(1）斜槽安装：
斜槽末端的切线必须水平
(2）木板固定：
木板必须处于竖直平面内，要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
(3）坐标原点：
坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，而是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点，
(4）小球释放：
①小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下（可在斜槽上某一位置固定一挡板）.
②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为由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜
思考
3 利用描点法研究平抛运动的特点
1、如何检验斜槽末端部分是否水平？
将小球放在斜槽末端的平直部分，将其向两边各轻轻拨动一次，观察其是否有明显的运动倾向．
2、为什么要强调小球每次必须从同一位置无初速度释放？斜槽和小球之间的摩擦是否会增大实验误差？
从同一位置无初速度地释放小球，使小球做平抛运动时获得相同的初速度，轨：道的粗糙程度对该实验没有影响．由于每次小球从同一高度由静止滚下，所受摩擦：力相同，到达槽口的速度相同，因此所得轨迹不变，不影响实验结果．
创新实验
3 利用描点法研究平抛运动的特点
喷水法
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．设法将它描在坐标纸上，进行分析处理
CF
课后练习
AC
课后练习
ABD
课后练习
0.1
1.5
课后练习
1
谢谢