5.3 实验：探究平抛运动的特点-高一物理人教版必修二课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
第5章 抛体运动
3 实验：探究平抛运动的特点
1.知道什么是抛体运动，知道抛体运动是匀变速曲线运动，知道什么是平抛运动。
2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。
3.知道判断做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。
4.知道判断做平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动。
教学目标
滚落的小球
飞出的赛车
投出的炸弹
抛出的篮球
思考：这几个物体的运动有什么样的共同点呢？
一、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，如果物体只受重力的作用，这时的运动叫做抛体运动。
2. 平抛运动：初速度方向为水平方向的抛体运动叫做平抛运动。
v0
G
v0
G
二、平抛运动
条件：初速度沿水平方向，只有重力作用。
特点：由于速度方向与受力方向不在一条直线上，故平抛运动是曲线运动。
水平抛出的石子
沿桌面飞出的小球
水平喷出的水柱
1.平抛运动可以分解为哪两个方向的运动？
平抛运动
水平方向分运动
竖直方向分运动
2.水平方向和竖直方向分运动分别是什么样的运动？
v0
G
三、实验思路
思考：平抛运动是曲线运动，那么我们应该采取什么样的方法来研究平抛运动呢？
化曲为直—运动的分解—等效替代
方案一 频闪照相法
频闪照相是指每隔一定时间对同一物体进行一次照相，并将其位置呈现在同一张底片上的技术.它可以精确描述物体的运动情况，如图所示.
小球做平抛运动的频闪照片
1.根据图片猜想，小球在水平方向和竖直方向的分运动有何特点？
2.应以哪个位置为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移？
3.若频闪周期为T，怎样通过作图得到T，2T，3T，...时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移？
思考
y
x
O
x4
x3
x2
x1
h
5h
3h
7h
A
B
C
D
在误差允许的范围内，
四段水平位移近似相等；
且四段水平位移所用的时间相等。
竖直方向Δh=aT2
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
在水平和竖直两个方向中，先研究其中一个方向的运动规律，再设法分析另外一个方向的运动规律。
1.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？
2.是否需要获取物体做平抛运动的轨迹？如何获取？
3.在描绘轨迹时，如何选择坐标原点和建立坐标系？
4.物体的大小对描绘轨迹是否有影响？如何减小这种影响？
方案二 分方向研究平抛运动规律
思考
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
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
观察结果：两球相撞
平抛运动水平方向的分运动是什么运动呢？
探究结论：
平抛运动在水平方向是匀速直线运动
如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利用前面探究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。
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
2、实验原理
(1) 根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的规律，确定相等的时间间隔。
(2)看相等的时间间隔内水平分位移，进而确定水平分运动的规律
3、实验步骤
(1)安装调整斜槽：将描迹记录纸衬垫一张复写纸，紧贴记录面板用压纸板固定在竖直面板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平;
(2)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且靠近，固定好木板；
(3)确定坐标轴：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点 O，O 即为坐标原点，再利用铅垂线在纸上画出通过 O点的竖直线，即 y 轴，过 O 点垂直 y 轴画出 x 轴;
(4)调整接球挡板：把接球挡板拉到最上方一格的位置。
O
y
x
(5)确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。
(6)描绘运动轨迹：落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。
O
y
x
(1) 应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触；
(2) 小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；
(3) 坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。
O
O′
4、注意事项
坐标原点（平抛起点）
5、数据分析
判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
如图所示，在 x 轴上作出几个等距离的点 A1、 A2 、 A3 、…，把线段 OA1 的长度记为 l，则 OA2 ＝ 2l，OA3＝ 3l，由 A1 、 A2、A3、…向下作垂线，与轨迹的交点记为 M1、M2 、 M3 ….。如果轨迹的确是一条抛物线，M1、M2 、M3….各点的 y 坐标与 x 坐标间应有 y = ax2 的形式（a是一个待定的常量）
A1
A2
A3
M1
M2
M3
O
x
y1
y
y3
y2
实验改进版
根据直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0＝______(用题中所给字母表示).
解析：由题意知，A到B、B到C的时间相等，
设为T，
由Δy=gT2得：
又x= v0T，所以
1. 在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的 ( )
A. 秒表 B. 天平 C. 重垂线 D. 测力计
C
2. 在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是 ( )
ABD
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
跟踪练习
3. 在做研究平抛运动的实验中，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
甲
O
乙
4. 下列哪些因素会使本实验的误差增大 （ ）
A. 小球与斜槽之间有摩擦
B. 建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
C. 安装斜槽时其末端不水平
D. 根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点 O 较远
BC
5. 在做“研究平抛物体的运动”这一实验时，下面哪些说法是正确的 ( )
AB
A. 安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平
B. 进行实验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放
C. 小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验结果
D. 为了得到实验结果，不要忘记用天平称出小球的质量
谢谢
大家