實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

第五章拋體運(yùn)動(dòng)5.3

實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)目錄一、上節(jié)回溯三、小結(jié)四、練習(xí)二、知識(shí)講解一、上節(jié)回溯1．合速度；2．分速度；3．合速度和分速度的關(guān)系；4．運(yùn)動(dòng)的合成；5．運(yùn)動(dòng)的分解；

以下運(yùn)動(dòng)有什么共同的特點(diǎn)？拋體運(yùn)動(dòng)二、知識(shí)講解——平拋運(yùn)動(dòng)標(biāo)槍的運(yùn)動(dòng)籃球的運(yùn)動(dòng)鉛球的運(yùn)動(dòng)以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力的作用，這時(shí)的運(yùn)動(dòng)叫作拋體運(yùn)動(dòng)。1．如果拋體運(yùn)動(dòng)的初速度是沿水平方向，這樣的拋體運(yùn)動(dòng)就叫作平拋運(yùn)動(dòng)；2．物體做平拋運(yùn)動(dòng)的條件：初速度水平，只受重力作用；3．平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)二、知識(shí)講解——平拋運(yùn)動(dòng)思考：平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)，即做平拋運(yùn)動(dòng)的物體速度和位移隨時(shí)間的變化關(guān)系是怎樣的？問題1：平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，我們應(yīng)當(dāng)用什么方法來研究曲線運(yùn)動(dòng)？實(shí)驗(yàn)思路二、知識(shí)講解——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題2：平拋運(yùn)動(dòng)應(yīng)該分解為哪兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)？為什么？問題3：根據(jù)豎直方向上的受力與運(yùn)動(dòng)情況，你認(rèn)為平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)應(yīng)是什么運(yùn)動(dòng)？問題4：若要證明你分析的結(jié)論，你要如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明？需要哪些器材？1．研究方法：（1）建立平面直角坐標(biāo)系；（2）化曲為直，將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平和豎直方向上的兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，分別驗(yàn)證。2．理論猜想：（1）水平方向：有初速度，不受力，勻速直線運(yùn)動(dòng)；（2）豎直方向：無初速度，只受重力，勻變速直線運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)思路二、知識(shí)講解——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)利用頻閃照相方案一二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)通過頻閃照片，我們很容易看出，平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)。探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)利用小錘敲擊彈性金屬片，小球

A沿水平方向飛出，做平拋運(yùn)動(dòng)；同時(shí)小球

B被釋放，做自由落體運(yùn)動(dòng)，觀察兩球的運(yùn)動(dòng)軌跡，比較它們落地時(shí)間的先后。改變敲擊的力度大小，再觀察比較兩小球的落地時(shí)間和運(yùn)動(dòng)軌跡。思考：為什么只要比較小球是否同時(shí)落地，就能證明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)？探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)問題1：能否保證A、B兩球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)？你能否觀察到兩球同時(shí)落地，若不能，該怎么辦？問題2：一次同時(shí)落地能否說明猜想已經(jīng)得到了驗(yàn)證？改變小球下落的高度和改變打擊力度，多做幾次實(shí)驗(yàn)的目的是什么？問題3：實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么？你能表述平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)嗎？探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)問題1：對(duì)于斜槽上滾出的小球，如何保證小球水平拋出？問題2：如何記錄小球的位置？問題3：如何記錄小球在不同時(shí)刻的位置？如果需要多次實(shí)驗(yàn)才能記錄多個(gè)時(shí)刻的位置，你如何確保運(yùn)動(dòng)的同一性？探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1．如圖所示，安裝實(shí)驗(yàn)裝置。2．將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上。3．調(diào)節(jié)斜槽M末端水平。4．讓小球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)。小球落到傾斜的擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡。5．上下調(diào)節(jié)擋板N，讓小球從斜槽的同一高度滾下，通過多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄小球所經(jīng)的多個(gè)位置。探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)問題4：你所記錄的多個(gè)小球位置之間的時(shí)間間隔相等嗎？為了獲取相同時(shí)間間隔的點(diǎn)，你有什么辦法？問題5：為了定量研究需要建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)在哪里？坐標(biāo)軸如何確定？問題6：如何畫出軌跡？如何在軌跡上確定時(shí)間間隔相等的點(diǎn)？探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

把小球放在斜槽末端出槽口的位置，記下小球球心在背板上的投影點(diǎn)記為點(diǎn)O，取下白紙，用一條光滑曲線將白紙上所有的點(diǎn)連接起來，以O(shè)

為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閤

軸，豎直方向?yàn)閥

軸建立直角坐標(biāo)系。要取相等時(shí)間間隔的點(diǎn)，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式

h＝gt2/2我們可以得出，在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)物體所發(fā)生的位移之比為1:3:5:…:(2n－1)，那么我們就可以從坐標(biāo)系的縱軸上選取長(zhǎng)度分別為h，3h，5h，7h

的相鄰線段，即選取縱坐標(biāo)分別為

h，4h，9h，16h的四個(gè)點(diǎn)。探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)方案二二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Oyxh4h9h16hx1x2x3x4問題7：如圖所示，這些點(diǎn)之間的水平位移存在什么特點(diǎn)？說明了水平方向是什么運(yùn)動(dòng)？你能寫出水平方向的速度與位移的表達(dá)式嗎？問題

8：如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與你的推論之間有一些差異，原因可能有哪些？誤差分析二、知識(shí)講解——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）安裝斜槽時(shí)，其末端不水平；（2）鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)受空氣阻力影響；（3）鋼球每次滾下的初位置不相同；（4）建立坐標(biāo)系時(shí)，誤將斜槽口在背板上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。三、小結(jié)1．拋體運(yùn)動(dòng)；2．平拋運(yùn)動(dòng)；3．平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；4．平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；四、練習(xí)1．在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖所示裝置描繪軌跡。實(shí)驗(yàn)前，將斜槽M的末端調(diào)節(jié)水平，再將一張白紙和復(fù)寫紙固定在背板上。N

是可上下調(diào)節(jié)的一個(gè)水平放置的擋板，擋板與背板之間成“V”夾角。鋼球飛出后落到N上，就會(huì)擠壓復(fù)寫紙留下痕跡。上下調(diào)節(jié)擋板

N，通過多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置。關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程，下列說法正確的是（）A．鋼球可以從斜槽上不同位置由靜止釋放B．重垂線只是用來檢驗(yàn)背板是否豎直C．白紙固定在復(fù)寫紙的外面D．在描出的軌跡上，從拋出點(diǎn)開始依次取豎直方向比值為1∶3∶5的三段位移，則對(duì)應(yīng)水平方向的三段位移之比接近1∶1∶1D四、練習(xí)2．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的家庭實(shí)驗(yàn)裝置。如圖所示，在水平桌面上放置一個(gè)斜面，把桌子搬到墻的附近，把白紙和復(fù)寫紙附在墻上。第一次讓桌子緊靠墻壁，從斜面上某一位置由靜止釋放鋼球，在白紙上得到痕跡A，以后每次將桌子向后移動(dòng)相同的距離x，每次都讓鋼球從斜面的同一位置滾下，重復(fù)剛才的操作，依次在白紙上留下痕跡B、C、D，測(cè)得AB、BC、CD

間的距離分別為y1、y2和y3，設(shè)小鋼球離開水平桌面運(yùn)動(dòng)后運(yùn)動(dòng)到痕跡B、C、D的時(shí)間分別為t1、t2和t3。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的操作或判斷錯(cuò)誤的是（）A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到桌面與重錘線垂直B．每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了具有相同的水平初速度C．如果操作與測(cè)量正確，可得y1∶y2∶y3＝1∶2∶3D．如果操作與測(cè)量正確，可得t1∶t2∶t3＝1∶2∶3C四、練習(xí)3．為了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，老師做了如下兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：（1）為了說明平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，用如圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時(shí)B球被松開自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的有：_________；A．若兩球的質(zhì)量不同，則兩球落到地面所用的時(shí)間不同B．只做一次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩球同時(shí)落地，即可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論C．應(yīng)改變小球離地的高度和小錘擊打的力度多次實(shí)驗(yàn)D．本實(shí)驗(yàn)也能說明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）如圖乙所示，兩個(gè)相同的弧形軌道M、N位于同一豎直面內(nèi)，其中M軌道末端水平，N軌道的末端與光滑的水平地面相切。兩個(gè)完全相同的小鋼球P、Q，以相同的水平初速度同時(shí)從軌道M、N的末端射出，觀察到P落地時(shí)與Q相遇。只改變弧形軌道M的高度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象。這說明：

。C平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)四、練習(xí)4．在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)記錄了運(yùn)動(dòng)軌跡上三點(diǎn)A、B、C，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，如圖所示。則小球平拋初速度大小為_______m/s；小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置的橫坐標(biāo)為______m、縱坐標(biāo)為______m。（取g＝10m/s2）1－0.1－0.05四、練習(xí)5．在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，可以選用如圖所示的各種裝置圖，則以