物理人教版（2019）必修二5.3探究平抛运动的特点 课件（共36张ppt）

(共36张PPT)
人教版高一物理必修第二册第五章
第五章 抛体运动
第五章 抛体运动
实验：探究平抛运动的特点
核心素养目标
1、物理观念：知道什么是抛体运动、什么是平抛运动，理解平抛运动是匀变速曲线运动。
2、科学思维：知道实验探究平抛运动的方法。
3、科学探究：知道做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。
4、科学态度与责任：知道做平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动。
教学目标
教学重点：知道什么是抛体运动、什么是平抛运动，理解平抛运动是匀变速曲线运动。知道实验探究平抛运动的方法。
教学难点：知道做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。
知道做平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动。
思考：这几个物体的运动有什么特点呢？
抛出后物体的受力情况如何？
掷出的标枪
飞跃的汽车
投射的篮球
情境导入
一、抛体运动
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. 分类：
v0
v0
v0
竖直上抛运动
平抛运动
斜抛运动
（竖直下抛运动）
任务探究一
二、平抛运动
1、平抛运动的概念：以一定的初速度将物体水平抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，只受重力作用的运动。
2、平抛运动的条件：初速度沿水平方向，只有重力作用。
3、平抛运动的性质：
①初速度沿水平方向
②只受重力作用
③运动轨迹是曲线
匀变速曲线运动
任务探究一
三、实验：探究平抛运动的特点
（一）探究思路：
①平抛运动是一个较为复杂的曲线运动，如何处理？
运动的合成与分解
②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
③水平方向和竖直方向分运动分别是什么样的运动？
任务探究一
小组合作设计探究方案
任务探究一
（二）探究平抛运动竖直分运动特点：
1、实验器材：平抛竖落仪
2、实验步骤：
①在如图所示的装置中，用小锤击打弹性金属B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。
②A、B两球同时开始运动。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，多次重复这个实验，记录实验现象有什么变化。
任务探究二
思考：由于落地时间极短，如何判断两球落地时间的先后？
实验时可以用耳朵“听”来判断落地时刻的先后。
3、实验现象：两球同时落地，只有一个声音 。
4、实验结论：平抛运动在竖直方向的运动为自由落体运动。
任务探究二
（三）探究平抛运动水平分运动特点：
2、实验器材：斜槽、小球、木板、白纸、复写纸、图钉、铅笔、铅垂线等。
1、实验原理：我们已经探究出的平抛运动竖直分运动的特点，如果能够得到平抛运动的轨迹，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
如何研究水平分运动？
任务探究三
任务探究三
3、设计实验：
①如图所示安装实验装置，将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，用铅垂线把木板调整到竖直方向并固定;调节斜槽M末端水平。
②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，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。
③钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下，从末端飞出后做平抛运动落到挡板 N上，在白纸上记录钢球位置。
④同一高度释放小球，上下调节挡板 N，重复多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
⑤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。
4、进行实验
5、图像处理：
O
x
y
h
4h
9h
h
3h
5h
？
？
？
如何确定相等的几段时间？
利用竖直方向上的位移比确定出相等时间。
有没有其他方法确定相等的几段时间？
利用频闪照相
6、实验结论：
平抛运动在水平方向的运动为匀速直线运动。
任务探究三
7、注意事项：
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；
O
O′
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。
坐标原点（平抛起点）
任务探究三
任务探究四
（四）平抛运动特点：
探究平抛运动竖直分运动实验
探究平抛运动水平分运动实验
竖直方向：自由落体运动
水平方向：匀速直线运动
原理与方法
例１　在探究平抛运动的特点时，可以选用图4中两种装置进行研究.
图4
(1)图甲的实验现象是___________________.该现象说明平抛运动的_______________
___________.
两小球总是同时落地
竖直分运动是自
由落体运动
解析　题图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.
任务探究四
(2)图乙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都使钢球在弧形槽上_____位置由_____滚下.
同一
静止
解析　题图乙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平抛运动的初速度相同，从而保证轨迹是一定的.
任务探究四
例２　如图5所示是采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片.背景标尺每小格边长均为L＝5 cm，则：
图5
(1)由图可知，小球在水平方向做_________运动，理由是__________
___________________________.
匀速直线
在水平方向
上相等时间内通过相等的位移
任务探究四
任务探究四
(2)拍摄时每____ s曝光一次，平抛运动的初速度为___ m/s.(取重力加速度g＝10 m/s2)
0.1
1
创新实验设计
例３　(2019·定远育才学校下学期期末)在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图6所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口平移距离x，
小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹C.若测得
木板每次移动距离x＝10.00 cm，A、B间距离y1＝5.02 cm，B、
C间距离y2＝14.82 cm.请回答以下问题：(g＝9.80 m/s2)
图6
任务探究五
(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？_________
答案　见解析
解析　为了确保小球每次抛出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放；
任务探究五
(3)根据以上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)
答案　见解析
任务探究五
(4)小球初速度的值为v0＝________ m/s.
答案　见解析
解析　代入数据解得：v0＝1.00 m/s.
任务探究五
1.(2019·枣庄八中期中)(1)在做“探究平抛运动的特点”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上________.
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
F.将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
√
1
2
3
√
√
任务探究六
任务探究六
解析　通过调节使斜槽的末端保持水平，可以确保初速度水平，每次释放小球的位置必须相同且由静止释放，这样才能保证初速度相同，记录距离大致均匀，便于描轨迹即可，小球运动时不与木板上的白纸(或方格纸)相接触，防止影响运动轨迹，最后应将点用平滑的曲线相连，故选A、C、E.
(2)在“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，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图7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________________________
_____.
1
2
3
图7
斜槽末端不水平
每次由静止释放小球的位置
不同
解析　用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，不难看出题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平.题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即每次由静止释放小球的位置不同.
任务探究六
2.(2019·新乡市高一下学期期末)用如图8所示的装置探究平抛运动的特点，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于发射小铁球，从轨道A射出的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动.在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源的通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A末端射出的小铁球的中心在同一水平线上.
1
2
3
图8
任务探究六
2.(2019·新乡市高一下学期期末)用如图8所示的装置探究平抛运动的特点，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于发射小铁球，从轨道A射出的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动.在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源的通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A末端射出的小铁球的中心在同一水平线上.
(1)实验中，轨道A末端的切线必须是水平的，这样做的目的是________；
A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小
B.保证小铁球飞出时，初速度水平
C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线
√
1
2
3
解析　平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时初速度水平，实验中，轨道A末端的切线必须是水平的，B正确；
任务探究六
(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度静止释放，小铁球落在轨道B的P点，将电磁铁E移至P点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达P点的是________；
1
2
3
解析　由于轨道A出口向下倾斜，则射出后，小铁球1有竖直方向上的初速度，并且与小铁球3下降的高度相同，而小铁球3竖直方向上的初速度为零，故小铁球1先到达P点；
小铁球1
任务探究六
(3)若轨道A、B出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做_________运动.
1
2
3
解析　发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球1在竖直方向上做自由落体运动.
自由落体
任务探究六
3.(2018·首师大附中期中)(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动.为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图9所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，改变高度，重复实验，观察到相同现象，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
1
2
3
图9
√
解析　该实验中两小球是同时落地的，能说明A球在竖直方向的分运动与B球的运动完全相同，选项B正确.
任务探究六
(2)在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹.如图乙所示是用一张印有小方格的纸记录的轨迹，小方格的边长为L，小球在平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，则由图乙可知小球从a运动到b和从b运动到c的时间是_____(选填“相等”或“不相等”)的，
小球从a运动到b的时间Δt＝_____，小球做平抛运动的初速度为v0＝______(用L、
g表示).
1
2
3
相等
任务探究六
1
2
3
任务探究六
1.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只受 作用的运动.
2.平抛运动：初速度沿 方向的抛体运动.
3.平抛运动的特点：
(1)初速度沿 方向；
(2)只受 作用.
抛体运动和平抛运动
可以忽略
重力
水平
水平
重力
小结