5.3探究平抛运动的特点 教学课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
第五章
探究平抛运动的特点
人教版 高中物理必修二
目录
01
抛体运动和平抛运动
02
实验思路
03
进行实验
投掷标枪
急停跳投
投掷铅球
(1)观察下面几项运动，标枪、篮球和铅球投掷出后时，运动有什么共同的特点吗？
(2)如果忽略空气阻力的影响，那么标枪、篮球和铅球的受力又有什么样的共同特点？
观察与思考
射箭比赛
空中投递
投掷飞镖
(1)观察下面三幅图片，箭、货物和飞镖投掷出后时，运动有什么共同的特点吗？
(2)如果忽略空气阻力的影响，那么箭、货物和飞镖的受力又有什么样的共同特点？
观察与思考
第一部分 抛体运动和平抛运动
1．抛体运动：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。
2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动就叫作平抛运动。
①条件: 初速度沿水平方向；
忽略空气阻力，只受重力。
②性质：匀变速曲线运动
抛体运动和平抛运动
01
第二部分 实验思路
(1)平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。目前我们比较熟悉的直线运动，根据我们已经学习的运动合成与分解的知识，我们是否将平抛运动也加以分解，并且分解为两个较为简单的直线运动呢？
(2)根据平抛运动速度特点和受力特点，你认为分解为哪两个方向的分运动比较合适？
(3)根据你的判断和分析，你认为你刚刚分解的这两个方向上，物体分别做什么样的运动？
思考与讨论
1.研究方法：
(1)建立平面直角坐标系；
(2)化曲为直，将运动进行分解。
2.分解方向：水平方向和竖直方向分解平抛运动
初速度 受力情况 运动情况
水平方向
竖直方向
0
G
自由落体运动
v0
不受力
匀速直线运动
3.理论猜想：
实验思路
(1)我们如何研究平抛运动的思路我们清楚了，那么我们如何在水平方向和竖直方向上去验证我们对平抛运动的猜想呢？
(2)你是否可以设计一个实验方案来实现这个目的？说一说你的实验方案和大家分享一下。
思考与讨论
02
第三部分 进行实验
方案一：频闪照相
1.现象分析：
(1)在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是__________运动。
(2)在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是__________运动。
匀速直线
自由落体
方案一：频闪照相或视频录制
运动点迹 横坐标 纵坐标
A
B
C
D
E
方案一：频闪照相或视频录制
2.建系与数据测量：
(1)以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。
(2)数据测量和记录
(1)通过测量数据是否可以验证物体所做平抛运动的轨迹是抛物线？
(2)根据平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，由x=v0t和 两个方程，是否可以推导出相应的抛物线方程？试试看，如果可以，说明了什么？
(3)根据你推导得到的平抛运动轨迹方程，结合测量数据，你是否可以求出平抛运动的初速度？
思考与讨论
步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
方案二：描迹法
步骤1：实验过程(1)用小锤敲击弹性金属片，小球A沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被释放，做自由落体运动，观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后；
(2)改变敲击弹性金属片的力度，从而改变A球的水平初速度．判断并观察比较两球落地的时间和运动轨迹；
方案二：描迹法
步骤1:实验过程(3)观察结果：可以观察到两个小球同时落地．改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，两个小球仍同时落地．
(4)实验结论：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动． 实验也可以通过听两个小球落地声音来判断两个小球是否同时落地，若两个小球落地时只有一个声音，表明两个小球同时落地．
方案二：描迹法
方案二：描迹法
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
实验器材：平抛运动实验器，小钢球，刻度尺，白纸，复写纸，2块三角板，铅笔．
方案二：描迹法
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)让钢球在斜槽中从某一高度滚下，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，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：描迹法
(7)根据轨迹确定水平分运动的规律．①根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的自由落体运动规律，取“相等的时间间隔”。 根据自由落体运动的位移公式h＝gt2/2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1:3:5:…:(2n＋1)，那么我们就可以从坐标系的纵轴上选取长度分别为h,3h,5h的相邻线段，即选取纵坐标分别为h,4h,9h的三个点，如图所示．
方案二：描迹法
②在平抛的轨迹上找出水平分运动在相邻相等的时间间隔里所到达的位置，例如O、A、B、C等点，就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移．③相等时间内水平方向的位移在实验误差允许的范围内相等，进而确定水平分运动的规律是匀速直线运动．
方案二：描迹法
建系与数据处理：
(1)以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。
(2)用平滑的曲线拟合平抛运动的轨迹。
(3)数据测量和记录
运动点迹 横坐标 纵坐标
A
B
C
方案二：描迹法
(1)通过测量数据是否可以验证物体所做平抛运动的轨迹是抛物线？
(2)根据平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，由x=v0t和 两个方程，是否可以推导出相应的抛物线方程？
(4)根据你推导得到的平抛运动轨迹方程，结合测量数据，你是否可以求出平抛运动的初速度？
(3)根据测量数据，请作出y与x2的图像，由画出的图像，我们是否可以判定平抛运动的轨迹是抛物线？
思考与讨论
注意事项：(1)为了保证实验精度，必须保证背板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面。(2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止落下．(3)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背板上的投影点．
方案二：描迹法
误差分析：(1)安装斜槽时，其末端不水平．(2)钢球做平抛运动时受空气阻力影响．(3)钢球每次滚下的初位置不相同．(4)建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点.
方案二：描迹法
方案二：描迹法
拓展学习：用传感器和计算机研究平抛运动
探究平抛运动的特点
平抛运动
实验思路
实验方案
化曲为直，研究水平方向和竖直方向
频闪照相
特点
性质
只受重力，初速度水平
匀变速曲线运动
描迹法
水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动
平抛运动的轨迹为抛物线
课堂小结
自由落体
1．小球A由斜槽滚下，从桌边水平抛出，当它恰好离开桌边缘时小球B从同样高度处自由下落，频闪照相仪拍到了两球下落过程中四个时刻的位置，如图所示。已知背景的方格纸每小格的边长为2.4cm，频闪照相仪的闪光频率为10Hz。
（1）比较A、B两球下落的频闪轨迹，可知A球做平抛运动时，在竖直方向上做 运动。
课堂练习
（2）利用这张照片可求出当地的重力加速度大小为 m/s2。（3）A球离开桌边时的速度大小为 m/s。
9.6
0.72
课堂练习
2．用如图甲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。
课堂练习
（1）关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是( )
A．安装斜槽时其末端切线应水平
B．钢球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
C． 建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
D．钢球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
AD
课堂练习
（2）某同学通过实验得到的轨迹如图乙所示，已知每个小方格的边长为0.45cm，重力加速度g=10m/s2。则钢球做平抛运动的初速度大小为 m/s（计算结果保留两位有效数字）。
0.45
课堂练习
3．2023年夏天，异常炎热，这注定水枪玩具销售火爆，不仅儿童玩水，甚至成人也开始玩。有一种电动水枪，它有三种模式，一种是散射，一种是直线连续喷射，还有一种是脉冲式发射。某同学想测定后两种模式水枪的发射速度。他进行了如下操作（取g=10m/s2）：
课堂练习
（1）将电动水枪水平固定在铁架台上，采用直线连续喷水模式，按压扳机后细水柱沿直线喷出，在空中划出一条曲线。在铁架台后面平行于水枪竖直固定一块坐标板，使O点处于枪口位置，x轴与枪口在同一水平线上，水枪喷水后用手机拍照，得到如图乙所示的轨迹。根据图中轨迹可得初速度v0= m/s；（结果保留三位有效数字）
1.25
课堂练习
（2）改用脉冲发射方式，每次发射都射出一个“水弹”（很短的小水柱）。测出枪口的高度及“水弹"的射程。改变水枪高度，多次实验。根据实验数据作出枪口高度y与射程的平方x2关系图线如图丙所示：由图可知水枪发射“水弹”的初速度大小为 m/s。
10
课堂练习
授课完毕！