5.3 实验：探究平抛运动的特点（基础达标）课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册41张PPT
文档属性
| 名称 | 5.3 实验：探究平抛运动的特点（基础达标）课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册41张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-22 05:29:27 | ||
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文档简介
第五章抛体运动
第3节实验：探究平抛运动的特点
目录
学法指导
必备知识
易错分析
课堂练习
学法指导
学法指导
通过探究平抛运动。归纳出平抛运动的特点。
必备知识
知识点1平抛运动及其性质
1.抛体运动
以一定的速度将物体抛出，如果物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动；抛体运动开始时的速度叫作初速度。
知识点1平抛运动及其性质
2.平抛运动的定义
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫作平抛运动。
3.平抛运动的条件
物体做平拋运动的条件:(1)物体具有水平方向的初速度;(2)运动过程中只受重力作用。
知识点1平抛运动及其性质
4.平抛运动的性质
由于做平抛运动的物体只受重力，由牛顿第二定律知，平抛运动的加速度恒为g,是匀变速运动;又因重力方向与速度方向不在同一直线上，物体做曲线运动,因此平抛运动是匀变速曲线运动。
知识点2探究平抛运动的思路
1.平抛运动规律研究方案的构思
(1)将曲线运动分解为直线运动，即将平抛运动分解成水平方向和竖直方向的直线运动。
(2)由力的独立作用原理推测做平抛运动的物体在不同方向上的运动情况:
①水平方向上不受力的作用，做匀速直线运动。
②竖直方向上初速度为零,只受重力作用，做自由落体运动。
知识点2探究平抛运动的思路
(3)设计具有同等条件的分运动与平抛运动进行对比实验。
巧记方法
探究思想:“化曲为直,化繁为简,分别对比”。
知识点2探究平抛运动的思路
2.平抛运动规律的研究方法
(1)对比实验法
将与平抛运动的初速度相同的水平匀速直线运动和平抛运动的水平分运动对比，将同时发生的自由落体运动和平抛运动的竖直方向的分运动对比。
知识点2探究平抛运动的思路
(2)轨迹研究法
描出平抛运动的轨迹，建立起水平、竖直的直角坐标系。根据对平抛运动情况的猜测，假定物体在水平方向做勾速直线运动，确定运动时间相等的一些点的坐标，研究物体在竖直方向运动的位移随时间的变化规律,并验证猜测。
知识点3实验方案的设计和分析
方案一:运用对比实验法探究平抛运动
1.探究做平抛运动的物体在竖直方向上的运动规律
(1)实验
按图所示操作实验,用小锤击打弹性金属片,因金属片C受到小锤的击打，向前推动小钢球A,小钢球A具有水平初速度，做平抛运动，同时松开小钢球B,使B从孔中自由落下，做自由落体运动。
知识点3实验方案的设计和分析
(2)分析
仔细观察可以得知，不管小钢球距地面的高度为多大，也不管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)，两小钢球每次都是同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，也就说明了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。
(3)结论
做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
知识点3实验方案的设计和分析
2.探究做平抛运动的物体在水平方向上的运动规律
(1)实验
知识点3实验方案的设计和分析
图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N上端分别装有电磁铁C、D;调节C、D的高度,使AC=BD。将小铁球P、Q分别吸在C、D上，然后切断电源，使球以相同的初速度分别同时从M、N的下端水平射出,其中与轨道N相切的水平面光滑。
实验结果是两铁球同时到达E处，只增大或者减小轨道M的高度再进行实验,结果两铁球总是发生碰撞。
(2)分析
只改变轨道M的高度，相当于只改变P球做平抛运动的竖直高度,发现P、Q两球总是相遇，即P球在水平方向上的运动不因P球在竖直方向上运动时间的长短而改变，总是和在水平面上做匀速直线运动的Q球有完全相同的运动情况。
(3)结论
做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动，平抛运动的各分运动具有独立性。
知识点3实验方案的设计和分析
方案二:运用描迹法探究平抛运动
1.描点连线法
知识点3实验方案的设计和分析
实验装置如图所示。小钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小钢球在斜槽上同一位置滚下，小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的，设法用铅笔描出小钢球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录小钢球所经过的多个位置，连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹。
知识点3实验方案的设计和分析
2.频闪照相法
用频闪照相法可记录平抛运动的轨迹。如图所示，由于相邻两帧照片间的时间间隔相等，只要测出相邻两帧照片中小钢球运动的水平距离，就很容易判断平抛运动在水平方向上的运动特点。
知识点3实验方案的设计和分析
3.喷水法
如图所示，倒置的塑料瓶内装有水，瓶塞内插有两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴。直管的作用是保证喷出的水的流速(平抛的初速度)不受瓶内水面高度的影响。
水从喷嘴中喷出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，设法将它描在背后的纸上就能得到平抛运动的轨迹。
知识点3实验方案的设计和分析
易错分析
易错1.机械套用平抛运动的公式计算问题而致错。
例1：某兴趣小组在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据如图所示，求出物体做平抛运动的初速度为_____?m/s，在B点的竖直分速度大小为______m/s,物体的抛点坐标为________．(g取10?m/s2)?
解析
竖直方向：自由落体运动，因时间相等，由△h=????????2可得：????=??????=0.110????=0.1????，水平方向匀速运动，????0=????????=0.20.1????/????=2????/????；B点的竖直分速度大小为：????????=????????????2????=0.40.2????/????=2????/????；
?
解析
抛出点距离B点的竖直距离：????????=????????22????=20????????；则抛出点的纵坐标y=15-20cm=-5cm。 距离B点的水平距离????????=????0×????????????=40????????，则抛出点的横坐标x=20cm-40cm=-20cm，则物体的抛点坐标为(-20cm，-5cm)．
?
易错2.盲目运用平抛运动规律分析实验现象而致错。
例：在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法面出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示．
易错2.盲目运用平抛运动规律分析实验现象而致错。
某同学在描绘中抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示.在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离?1=10.20 cm，?2=20.20cm，A、B、C三点同水平距离????1=????2=x=12.40cm，g取10m/s?，则物体平抛运动的初速度????0的计算式为______________(用字母、、x和g表示)，代入数据得其大小为________m/s.
?
解析
根据h2?h1＝gT2得????=?1??2????，，则初速度????0=????????=?????????2??1．
代入数据解得????0=0.124×100.1????/????=1.24????/????
?
课堂练习
1．关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．平抛运动不是匀变速运动
B．平抛运动的水平位移只与水平速度有关
C．平抛运动的速度和加速度方向不断变化
D．平抛运动的飞行时间只取决于初始位置的高度
A．平抛运动的加速度是恒定不变的，是匀变速运动，选项A错误；B．根据????=????????=????????2?可知，平抛运动的水平位移与水平速度和竖直高度均有关，选项B错误；
C．平抛运动的速度方向不断变化，加速度方向不变，选项C错误；D．根据????=2?????可知，平抛运动的飞行时间只取决于初始位置的高度，选项D正确。
故选D。
?
2．如图所示，用小锤击打弹性钢片，小球A沿水平方向飞出做平抛运动，同时小球B被放开做自由落体运动．关于该实验，下列说法正确的是
A．听到A和B同时落地的声音
B．本实验要求A和B的质量一定相同
C．该实验能说明小球A水平方向做匀速运动
D．实验开始时A和B离地面的高度可以不一样
A．平抛运动竖直方向为自由落体运动，两小球高度相同，竖直方向都有：?=12????????2解得????=2?????，两小球高度相同，所以听到A和B同时落地的声音，A正确；
B．本实验验证平抛运动竖直方向为自由落体运动，由?=12????????2可知，与质量无关，不需要A和B的质量相同，B错误；
?
C．本实验验证平抛运动竖直方向为自由落体运动，不能说明小球A水平方向做匀速运动，C错误；
D．验证平抛运动竖直方向为自由落体运动，要保证竖直高度相同比时间，D错误。
故选A。
3．用如图装置做“研究平抛运动”实验时，下列说法正确的是（ ）
A．用重锤线确定y轴方向
B．用目测判断斜槽末端切线是否水平
C．每次从轨道上不同位置释放小球
D．斜槽不是光滑的，这是实验误差的主要来源
A．在实验中用重锤线确定y轴方向，故A正确．
B．不能通过目测确定斜槽末端是否水平，正确方法是让小球置于斜槽末端，看是否滚动，确定斜槽末端是否水平，故B错误．
CD．为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次从斜槽同一位置由静止释放小球，斜槽是否光滑，不影响实验的误差，故C错误，D错误．
Thank You!
第3节实验：探究平抛运动的特点
目录
学法指导
必备知识
易错分析
课堂练习
学法指导
学法指导
通过探究平抛运动。归纳出平抛运动的特点。
必备知识
知识点1平抛运动及其性质
1.抛体运动
以一定的速度将物体抛出，如果物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动；抛体运动开始时的速度叫作初速度。
知识点1平抛运动及其性质
2.平抛运动的定义
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫作平抛运动。
3.平抛运动的条件
物体做平拋运动的条件:(1)物体具有水平方向的初速度;(2)运动过程中只受重力作用。
知识点1平抛运动及其性质
4.平抛运动的性质
由于做平抛运动的物体只受重力，由牛顿第二定律知，平抛运动的加速度恒为g,是匀变速运动;又因重力方向与速度方向不在同一直线上，物体做曲线运动,因此平抛运动是匀变速曲线运动。
知识点2探究平抛运动的思路
1.平抛运动规律研究方案的构思
(1)将曲线运动分解为直线运动，即将平抛运动分解成水平方向和竖直方向的直线运动。
(2)由力的独立作用原理推测做平抛运动的物体在不同方向上的运动情况:
①水平方向上不受力的作用，做匀速直线运动。
②竖直方向上初速度为零,只受重力作用，做自由落体运动。
知识点2探究平抛运动的思路
(3)设计具有同等条件的分运动与平抛运动进行对比实验。
巧记方法
探究思想:“化曲为直,化繁为简,分别对比”。
知识点2探究平抛运动的思路
2.平抛运动规律的研究方法
(1)对比实验法
将与平抛运动的初速度相同的水平匀速直线运动和平抛运动的水平分运动对比，将同时发生的自由落体运动和平抛运动的竖直方向的分运动对比。
知识点2探究平抛运动的思路
(2)轨迹研究法
描出平抛运动的轨迹，建立起水平、竖直的直角坐标系。根据对平抛运动情况的猜测，假定物体在水平方向做勾速直线运动，确定运动时间相等的一些点的坐标，研究物体在竖直方向运动的位移随时间的变化规律,并验证猜测。
知识点3实验方案的设计和分析
方案一:运用对比实验法探究平抛运动
1.探究做平抛运动的物体在竖直方向上的运动规律
(1)实验
按图所示操作实验,用小锤击打弹性金属片,因金属片C受到小锤的击打，向前推动小钢球A,小钢球A具有水平初速度，做平抛运动，同时松开小钢球B,使B从孔中自由落下，做自由落体运动。
知识点3实验方案的设计和分析
(2)分析
仔细观察可以得知，不管小钢球距地面的高度为多大，也不管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)，两小钢球每次都是同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，也就说明了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。
(3)结论
做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
知识点3实验方案的设计和分析
2.探究做平抛运动的物体在水平方向上的运动规律
(1)实验
知识点3实验方案的设计和分析
图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N上端分别装有电磁铁C、D;调节C、D的高度,使AC=BD。将小铁球P、Q分别吸在C、D上，然后切断电源，使球以相同的初速度分别同时从M、N的下端水平射出,其中与轨道N相切的水平面光滑。
实验结果是两铁球同时到达E处，只增大或者减小轨道M的高度再进行实验,结果两铁球总是发生碰撞。
(2)分析
只改变轨道M的高度，相当于只改变P球做平抛运动的竖直高度,发现P、Q两球总是相遇，即P球在水平方向上的运动不因P球在竖直方向上运动时间的长短而改变，总是和在水平面上做匀速直线运动的Q球有完全相同的运动情况。
(3)结论
做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动，平抛运动的各分运动具有独立性。
知识点3实验方案的设计和分析
方案二:运用描迹法探究平抛运动
1.描点连线法
知识点3实验方案的设计和分析
实验装置如图所示。小钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小钢球在斜槽上同一位置滚下，小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的，设法用铅笔描出小钢球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录小钢球所经过的多个位置，连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹。
知识点3实验方案的设计和分析
2.频闪照相法
用频闪照相法可记录平抛运动的轨迹。如图所示，由于相邻两帧照片间的时间间隔相等，只要测出相邻两帧照片中小钢球运动的水平距离，就很容易判断平抛运动在水平方向上的运动特点。
知识点3实验方案的设计和分析
3.喷水法
如图所示，倒置的塑料瓶内装有水，瓶塞内插有两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴。直管的作用是保证喷出的水的流速(平抛的初速度)不受瓶内水面高度的影响。
水从喷嘴中喷出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，设法将它描在背后的纸上就能得到平抛运动的轨迹。
知识点3实验方案的设计和分析
易错分析
易错1.机械套用平抛运动的公式计算问题而致错。
例1：某兴趣小组在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据如图所示，求出物体做平抛运动的初速度为_____?m/s，在B点的竖直分速度大小为______m/s,物体的抛点坐标为________．(g取10?m/s2)?
解析
竖直方向：自由落体运动，因时间相等，由△h=????????2可得：????=??????=0.110????=0.1????，水平方向匀速运动，????0=????????=0.20.1????/????=2????/????；B点的竖直分速度大小为：????????=????????????2????=0.40.2????/????=2????/????；
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解析
抛出点距离B点的竖直距离：????????=????????22????=20????????；则抛出点的纵坐标y=15-20cm=-5cm。 距离B点的水平距离????????=????0×????????????=40????????，则抛出点的横坐标x=20cm-40cm=-20cm，则物体的抛点坐标为(-20cm，-5cm)．
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易错2.盲目运用平抛运动规律分析实验现象而致错。
例：在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法面出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示．
易错2.盲目运用平抛运动规律分析实验现象而致错。
某同学在描绘中抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示.在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离?1=10.20 cm，?2=20.20cm，A、B、C三点同水平距离????1=????2=x=12.40cm，g取10m/s?，则物体平抛运动的初速度????0的计算式为______________(用字母、、x和g表示)，代入数据得其大小为________m/s.
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解析
根据h2?h1＝gT2得????=?1??2????，，则初速度????0=????????=?????????2??1．
代入数据解得????0=0.124×100.1????/????=1.24????/????
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课堂练习
1．关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．平抛运动不是匀变速运动
B．平抛运动的水平位移只与水平速度有关
C．平抛运动的速度和加速度方向不断变化
D．平抛运动的飞行时间只取决于初始位置的高度
A．平抛运动的加速度是恒定不变的，是匀变速运动，选项A错误；B．根据????=????????=????????2?可知，平抛运动的水平位移与水平速度和竖直高度均有关，选项B错误；
C．平抛运动的速度方向不断变化，加速度方向不变，选项C错误；D．根据????=2?????可知，平抛运动的飞行时间只取决于初始位置的高度，选项D正确。
故选D。
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2．如图所示，用小锤击打弹性钢片，小球A沿水平方向飞出做平抛运动，同时小球B被放开做自由落体运动．关于该实验，下列说法正确的是
A．听到A和B同时落地的声音
B．本实验要求A和B的质量一定相同
C．该实验能说明小球A水平方向做匀速运动
D．实验开始时A和B离地面的高度可以不一样
A．平抛运动竖直方向为自由落体运动，两小球高度相同，竖直方向都有：?=12????????2解得????=2?????，两小球高度相同，所以听到A和B同时落地的声音，A正确；
B．本实验验证平抛运动竖直方向为自由落体运动，由?=12????????2可知，与质量无关，不需要A和B的质量相同，B错误；
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C．本实验验证平抛运动竖直方向为自由落体运动，不能说明小球A水平方向做匀速运动，C错误；
D．验证平抛运动竖直方向为自由落体运动，要保证竖直高度相同比时间，D错误。
故选A。
3．用如图装置做“研究平抛运动”实验时，下列说法正确的是（ ）
A．用重锤线确定y轴方向
B．用目测判断斜槽末端切线是否水平
C．每次从轨道上不同位置释放小球
D．斜槽不是光滑的，这是实验误差的主要来源
A．在实验中用重锤线确定y轴方向，故A正确．
B．不能通过目测确定斜槽末端是否水平，正确方法是让小球置于斜槽末端，看是否滚动，确定斜槽末端是否水平，故B错误．
CD．为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次从斜槽同一位置由静止释放小球，斜槽是否光滑，不影响实验的误差，故C错误，D错误．
Thank You!