5.3 实验:探究平抛运动的特点 课件 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册(共47张PPT)

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名称 5.3 实验:探究平抛运动的特点 课件 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册(共47张PPT)
格式 pptx
文件大小 41.3MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-01-09 16:02:43

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文档简介

(共47张PPT)
中物理
第三节 实验:探究平抛运动的特点
知识回顾
匀速直线运动的特点:
经过相等时间,位移相等
匀变速直线运动的特点?
知识回顾
匀变直线运动的特点:
物体在各个连续相等时间内的位移差都相等。
匀变直线运动的特点:
若物体做初速度为0的匀加速直线运动,则:
xⅠ:xⅡ:xⅢ=1:3 : 5
知识回顾
课堂引入
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。
课堂引入
实验目的:探究平抛运动的特点
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。
平抛运动有什么特点呢?我们可不可以通过实验进行探究呢?
思考:平抛运动的轨迹是曲线,比直线运动复杂。应该用什么方法来研究曲线运动呢?
实验思路
如果这两个分运动研究清楚了,平抛运动的规律自然就清楚了。
思路:沿竖直方向和水平方向分解。
如果我们能把这个复杂的曲线运动分解为两个相对简单的、我们比较熟悉的直线运动,或许就能找到平抛运动的特点。
思考:应该如何选取分解方向呢?
G
v0
化曲为直
设计方案
思考:如何获取物体平抛运动的相关信息呢?
1.问题思考:为了研究物体运动的规律,需要获取和记录其运动信息。平抛运动的物体其位置和速度随时间都在不断发生变化,如何获取和记录其位置和速度的信息呢?哪一个更容易获取?
物体运动位置随时间变化的信息更容易获取。
解决方案
2.问题思考:回想当初研究小车(小球)的直线运动过程,应用了哪些实验手段?
打点计时器
频闪照相
对于研究平抛运动,哪个更适用呢?
实验猜想
思考: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?
G
v0
水平方向
竖直方向
匀速直线
自由落体
O
x
y
y1
x2
y3
x1
y2
x3
A
B
C
以图中左侧第一个小球中心位置为坐标原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴建立坐标系。
从O点开始,在小球运动的轨迹上选取时间间隔相同的三个位置A、B、C。
分别测量并标出A、B、C三点对应的横纵坐标。
方案1:频闪照相
方案一:频闪照相
通过计算发现:
沿x轴方向有x3-x2=x2-x1
由此可知:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
沿y轴方向根据测量数据计算小球由O到A下落高度h1,由A到B下落高度h2,由B到C下落高度h3。
方案一:频闪照相
O
x
y
y1
x2
y3
x1
y2
x3
A
B
C
通过计算发现:
沿y轴方向有h3-h2=h2-h1
结合平抛运动在竖直方向的受力情况以及之前所复习的知识,匀变速直线运动的物体,在相邻的两段相等时间间隔内的位移差为一个常量。可以得出:
平抛运动在竖直方向做自由落体运动。
方案一:频闪照相
O
x
y
y1
x2
y3
x1
y2
x3
A
B
C
方案2:平抛(竖落)仪
平抛仪
平抛竖落仪
方案二:平抛仪
方案2:平抛(竖落)仪
将平抛运动进行分解,先研究其某一单方向或规律,然后再设法分析另一个方向的运动或规律。
本节课先通过平抛竖落仪获取平抛运动竖直方向的运动规律,再通过平抛仪获取运动轨迹并推出其水平方向运动特点。
方案二:平抛仪
实验仪器
平抛竖落仪
方案二:平抛仪
通过该实验装置如何验证你的猜想呢?
观察两球是否同时落地。
方案二:平抛仪
仅通过一次实验是否足以证实你的猜想?
改变小锤释放高度,多次重复实验。
方案二:平抛仪
实验结论
通过平抛竖落仪的实验,我们可以验证猜想,即平抛运动在竖直方向上为自由落体运动。
方案二:平抛仪
实验仪器
平抛仪
方案二:平抛仪
实验仪器
白纸 复写纸
方案二:平抛仪
实验仪器
三角板
刻度尺
方案二:平抛仪
实验过程:
(1)按照如图所示安装实验装置.
(2)将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上.
(3)调节斜槽M末端水平.
(4)让钢球在斜槽M上从某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动.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.
(5)上下调节挡板N,小刚球仍从斜槽M上同一高度滚下,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经的多个位置.
(6)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.
方案二:平抛仪
方案二:平抛仪
方案二:平抛仪
1、对于从斜槽上滚出的小球,如何保证小球从斜槽末端水平抛出?
调节斜槽,使钢球在其末端可以保持静止。
2、建立坐标系时,坐标原点选在哪里?坐标轴如何确定?
钢球静止在斜槽末端的重心位置为原点,重锤线方向为y轴方向。
3、多次实验记录多个时刻的位置时,如何确保运动的同一性呢?
保证小球每次从同一高度静止释放。
4、在描绘小球运动轨迹时,应注意什么问题?
用平滑曲线连接
5、如何在所画轨迹上确定时间间隔相等的点?这些点之间的水平位移存在什么特点?说明什么?
方案二:平抛仪
安装并调节平抛仪的背板。
方案二:平抛仪
思考:对于从斜槽上滚出的小球,如何保证小球从斜槽末端水平抛出?
调节斜槽,使钢球在其末端可以保持静止。
方案二:平抛仪
建立坐标系时,坐标原点选在哪里?坐标轴如何确定?
钢球静止在斜槽末端的重心位置为原点,重锤线方向为y轴方向。
方案二:平抛仪
如何利用此装置记录小球的位置呢?
方案二:平抛仪
多次实验记录多个时刻的位置时,如何确保运动的同一性呢?
保证小球每次从同一高度静止释放。
方案二:平抛仪
在描绘小球运动轨迹时,应注意什么问题?
用平滑曲线连接
方案二:平抛仪
如何在所画轨迹上确定时间间隔相等的点?这些点之间的水平位移存在什么特点?说明什么?
方案二:平抛仪
实验结论
根据实验数据可知,平抛运动在水平方向上,相同时间间隔内位移相等。
因此,平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
方案二:平抛仪
实验要点
平抛仪斜槽末端水平的调节:
钢球在其末端可以保持静止
坐标原点的选取:
小球静止在斜槽末端位置时重心位置在背板上的投影
方案二:平抛仪
坐标轴的建立:
y轴沿重锤线方向,x⊥y
多次重复实验时要注意:
小球每次从斜槽上同一位置由静止释放
轨迹的获得:平滑曲线连接
方案二:平抛仪
实验要点
归纳总结
1.条件:①初速度沿水平方向 ②只受重力作用
2.运动性质:匀变速曲线运动(a=g)
3.受力特点:
平抛运动
水平方向:不受力
竖直方向:仅受重力
4.研究方法: 运动的合成与分解
【典例1】(多选)在探究平抛运动的特点实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则正确的是 ( )
A. 小球平抛的初速度不同
B. 小球每次做不同的抛物线运动
C. 小球在空中运动的时间均不同
D. 小球通过相同的水平位移所用时间均不同
典例分析
【正确答案】ABD
【典例2】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同时自由下落。改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后 ( )
A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
A
B
S
H
【正确答案】C
典例分析
【典例3】在探究平抛运动的特点实验中,让小球多次从斜槽上滚下,在白纸上依次记下小球的位置,两位同学得到的记录纸分别如图甲、乙所示,从图中明显看出:
甲的实验错误是_____________________;
乙的实验错误是_________________________。
斜槽末端不水平
每次释放小球的高度不同
O

O

典例分析
【典例4】(多选)在探究平抛运动的特点实验中,某同学只记录了小球运动途中的A、B、C 三点的位置,取A 点为坐标原点,则各点的位置坐标如图所示,当 g= 10 m/s2 时,下列说法正确的是( )
A. 小球抛出点的位置坐标是 ( 0,0 )
B. 小球抛出点的位置坐标是 ( ─10,─ 5 )
C. 小球平抛初速度为 2 m/s
D. 小球平抛初速度为 1 m/s
典例分析
【正确答案】BD
【典例5】(2021·浙江高一月考)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。
(1)下列实验条件必须满足的有( )
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
典例分析
【正确答案】BD
【典例5】(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轴与重锤线平行。
典例分析
【解析】小球在运动中记录下的是其球心的位置,故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置,故应以球心在白纸上的位置为坐标原点;小球在竖直方向为自由落体运动,故y轴必须保证与重锤线平行;
球心
需要
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
典例分析
【正确答案】AB
【典例5】(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是___________。
A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹
【典例6】(2021·新疆高一期中)某同学用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图乙所示。图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均为0.1m,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。完成下列填空:(重力加速度g取 )
典例分析
0.60
1.60
0.60
【典例6】(2021·新疆高一期中)某同学用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图乙所示。图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均为0.1m,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。完成下列填空:(重力加速度g取 )
(2)若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动,
在竖直方向做自由落体运动。利用(1)中读取的
数据,求出小球从运动到P1所用的时间为______s,
小球抛出后的水平速度为______m/s。
典例分析
0.20
3.0
⑵若只有米尺,将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出,用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s,则子弹初速度
【典例7】利用手头的常用仪器,粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外,所给的测量仪器为:⑴只有秒表;⑵只有米尺。
【解析】⑴若只有秒表,将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹,用秒表记下从发射到子弹落到地面所用的时间t,则子弹上升的时间为t/2,故子弹初速度v0=gt/2。
典例分析