2024版新教材高中物理第五章拋體運(yùn)動3.實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)課件新人教版必修第二冊

3．實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)素養(yǎng)·目標(biāo)要求1．知道什么樣的運(yùn)動是拋體運(yùn)動．2．知道平拋運(yùn)動的特點(diǎn)，會用運(yùn)動分解的方法分析兩個(gè)分運(yùn)動．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動兩個(gè)分運(yùn)動的特點(diǎn)，會描繪平拋運(yùn)動的軌跡．導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識共研·突破關(guān)鍵能力精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識一、拋體運(yùn)動和平拋運(yùn)動1．拋體運(yùn)動：以一定的速度（有一定的初速度）將物體拋出，在空氣阻力可以忽略（重力遠(yuǎn)大于空氣阻力）的情況下，物體________的作用，這時(shí)的運(yùn)動叫作拋體運(yùn)動．

理想模型2．平拋運(yùn)動(1)概念：如果初速度是沿________的，這樣的拋體運(yùn)動叫作平拋運(yùn)動．(2)條件：物體具有________的初速度且運(yùn)動過程中只受重力的作用．加速度恒定，a＝g，與初速度方向垂直

只受重力水平方向水平方向二、探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)1．實(shí)驗(yàn)思路平拋運(yùn)動是曲線運(yùn)動，我們可以嘗試將它分解為________方向的分運(yùn)動和________方向的分運(yùn)動．只要知道這兩個(gè)方向的運(yùn)動特點(diǎn)，平拋運(yùn)動的特點(diǎn)就清楚了．將復(fù)雜的曲線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為簡單的直線運(yùn)動水平豎直2．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案一：頻閃照相(或錄制視頻)的方法(1)通過頻閃照相(或錄制視頻)，獲得小球做平拋運(yùn)動時(shí)的頻閃照片(如右欄圖甲所示)；(2)選頻閃照片中的第一個(gè)小球球心為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系，測量出每個(gè)小球(或每3個(gè)取1個(gè)球)的球心相對應(yīng)的x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)(如右欄圖乙所示)．(3)根據(jù)頻閃照相的特點(diǎn)，若頻閃周期為T，每相鄰兩球的時(shí)間間隔相等，都是T，則圖中OA、AB、BC的時(shí)間間隔就是3T.將所測的數(shù)據(jù)填入表格，分析小球水平方向分運(yùn)動和豎直方向分運(yùn)動的特點(diǎn)．

OABCx軸坐標(biāo)0x1x2x3y軸坐標(biāo)0y1y2y3方案二：分別研究水平和豎直方向分運(yùn)動規(guī)律第1步：探究平拋運(yùn)動豎直分運(yùn)動的特點(diǎn)(1)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做________，同時(shí)B球被釋放，自由下落，做________運(yùn)動，比較兩球落地時(shí)間的先后．(2)分別改變小球距地面的________和小錘擊打的力度，從而改變小球下落________和A球平拋的初速度，比較兩球落地時(shí)間的先后．(3)結(jié)論：兩球總是________落地，說明平拋運(yùn)動在豎直方向的分運(yùn)動是____________．第2步：探究平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動的特點(diǎn)平拋運(yùn)動自由落體高度時(shí)間同時(shí)自由落體運(yùn)動[實(shí)驗(yàn)步驟](1)如圖，鋼球在斜槽M中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運(yùn)動(實(shí)驗(yàn)前，先將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上)．(2)鋼球飛出后，落到擋板N上，在白紙上記錄鋼球此時(shí)的________．(3)上下調(diào)節(jié)擋板N，通過多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上________鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置．(4)用平滑的曲線把這些________連接起來，得到鋼球做平拋運(yùn)動的________．位置記錄印跡軌跡[數(shù)據(jù)處理與分析](1)如圖所示，選取縱坐標(biāo)分別為h，4h，9h的三個(gè)點(diǎn)A、B、C.(2)在平拋運(yùn)動的軌跡上找出水平分運(yùn)動在相鄰相等的________里所到達(dá)的位置，就找出了水平分運(yùn)動在相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)的________．(3)相等時(shí)間內(nèi)水平方向的________在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)________，進(jìn)而確定水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動．時(shí)間間隔位移位移相等

拋體運(yùn)動分類(如下圖所示)(1)初速度豎直向上的是豎直上拋運(yùn)動．(2)初速度豎直向下的是豎直下拋運(yùn)動．(3)初速度水平的是平拋運(yùn)動．(4)初速度斜向上的是斜上拋運(yùn)動．(5)初速度斜向下的是斜下拋運(yùn)動．(1)用小錘水平擊打彈性金屬片的中央位置，確保A球能夠沿水平方向飛出．(2)選擇體積小、密度大的兩個(gè)小球．(3)A、B兩球運(yùn)動前高度相同，且落到同一水平面上．(1)斜槽調(diào)整實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平，將小球放在斜槽末端水平部分，若沒有明顯的運(yùn)動傾向，斜槽末端的切線就水平了．(2)平板固定平板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用重垂線檢查平板是否豎直．(3)小球釋放①小球每次必須從斜槽上同一位置自由滾下．②小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運(yùn)動的軌跡由白紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜．(4)坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)小球球心在平板上的投影點(diǎn)．共研·突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一教材原型實(shí)驗(yàn)例

1[2023·北京海淀區(qū)高一下聯(lián)考]某同學(xué)為了探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．步驟1：探究平拋運(yùn)動豎直分運(yùn)動的特點(diǎn)(1)在如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動；同時(shí)B球自由下落，做自由落體運(yùn)動．重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)次，無論打擊力大或小，儀器距離地面高或低，A、B兩球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)表明________．A．平拋運(yùn)動水平方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動B．平拋運(yùn)動水平方向的分運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動C.平拋運(yùn)動豎直方向的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動D．平拋運(yùn)動豎直方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動C解析：(1)A、B兩球總是同時(shí)落地，表明平拋運(yùn)動豎直方向的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，C正確．步驟2：探究平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動的特點(diǎn)(2)如圖乙所示，在探究平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動的特點(diǎn)時(shí)，除木板、小球、斜槽、鉛筆、刻度尺、圖釘之外，下列器材中還需要的有________(多選)．A．鉛垂線

B．秒表C．彈簧測力計(jì)D．天平E．白紙和復(fù)寫紙AE解析：(2)需要鉛垂線，確保木板在豎直平面內(nèi)，也可方便確定坐標(biāo)軸，還需要白紙和復(fù)寫紙記錄小球平拋過程的位置，便于作出小球的運(yùn)動軌跡，A、E正確．(3)實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是________(多選)．A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道末端要保持水平C．擋板的高度需要等間距變化D．每次應(yīng)該從斜槽上相同的位置無初速度釋放小球E．要使描繪出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動，記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些BDE解析：(3)斜槽軌道不必光滑，只要小球每次從同一位置由靜止釋放即可，A錯(cuò)誤，D正確；斜槽軌道末端要保持水平，以確保小球水平拋出，B正確；擋板的高度不需要等間距變化，C錯(cuò)誤；要使描繪出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動，記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，E正確．(4)用平滑的曲線把小球在白紙上留下的印跡連接起來，得到小球做平拋運(yùn)動的軌跡，建立直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)選________．A．斜槽末端端點(diǎn)B．小球在斜槽末端時(shí)的球心在白紙上的投影點(diǎn)C．小球在斜槽末端時(shí)的球的上端在白紙上的投影點(diǎn)D．小球在斜槽末端時(shí)的球的下端在白紙上的投影點(diǎn)B解析：(4)直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端時(shí)的球心在白紙上的投影點(diǎn)，B正確．(5)根據(jù)步驟1所得結(jié)論，在軌跡上選取豎直位移之比為1∶4∶9∶16∶…的點(diǎn)，各點(diǎn)之間的時(shí)間間隔相等，測量這些點(diǎn)之間的水平位移，即可確定平拋運(yùn)動水平方向分運(yùn)動的特點(diǎn)．當(dāng)軌跡上相鄰各點(diǎn)豎直位移之比為1∶4∶9∶16∶…時(shí)，為什么它們之間的時(shí)間間隔是相等的．請寫出依據(jù)：_________________________________

例2用如圖所示裝置研究平拋運(yùn)動．將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)．移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)．(1)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有________(多選)．A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球BD解析：(1)實(shí)驗(yàn)中沒必要要求斜槽軌道光滑，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)研究的是平拋運(yùn)動，只需要每次實(shí)驗(yàn)都能保證小球做相同的平拋運(yùn)動，即每次實(shí)驗(yàn)都要保證小球初速度水平且相同，也就是從斜槽上相同的位置由靜止釋放即可，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B、D正確；擋板高度可以不等間距變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．(2)為定量研究，建立以水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系．取平拋運(yùn)動的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的________(選填“最上端”“最下端”或“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；在確定y軸時(shí)________(選填“需要”或“不需要”)y軸與重垂線平行．球心需要解析：(2)因?yàn)殇撉騻?cè)面在白紙上擠壓出的痕跡點(diǎn)與球心等高，所以將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的球心對應(yīng)白紙上的位置即為坐標(biāo)原點(diǎn)(平拋運(yùn)動的起始點(diǎn))；在確定y軸時(shí)需要y軸與重垂線平行．(3)為了得到平拋物體的運(yùn)動軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是________(多選)．A．從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動軌跡AB解析：將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，因?yàn)殂U筆筆尖與筆尾受力不同，鉛筆將不能保持始終垂直于豎直的白紙板運(yùn)動，會發(fā)生傾斜，所以不會在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動軌跡．故選A、B.目標(biāo)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)【典例】例3頻閃照相是研究變速運(yùn)動常用的實(shí)驗(yàn)手段．在暗室中，頻閃儀的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光，照亮運(yùn)動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置．某物理小組利用圖甲所示的裝置探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)．他們分別在該裝置正上方和右側(cè)正前方安裝了頻閃儀A、B并進(jìn)行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點(diǎn)，P為運(yùn)動軌跡上某點(diǎn)．根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析下列問題．(1)圖乙中，頻閃儀B所拍攝的頻閃照片為_______[選填“(a)”或“(b)”].(2)圖乙中頻閃照片(b)可以說明__________________________________．(a)小球在水平方向上的分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動解析：(1)頻閃儀B記錄的是小球豎直方向的運(yùn)動情況，而小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動，所以頻閃儀B所拍攝的頻閃照片為(a)．(2)根據(jù)上面的分析可知，頻閃照片(b)是頻閃儀A所拍攝的，照片中每個(gè)頻閃時(shí)間間隔內(nèi)小球的位移大小相同，可以說明小球在水平方向上的分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動．例4[2023·沈陽高一檢測]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，A是一塊水平放置的木板，在其上等間隔地鑿出一組平行的插槽(圖甲中P0P′0、P1P′1……)，槽間距離均為d.把覆蓋復(fù)寫紙的方格紙鋪貼在硬板B上．實(shí)驗(yàn)時(shí)依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放．每打完一點(diǎn)后，把B板插入后一槽中并同時(shí)向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d.實(shí)驗(yàn)得到小球在方格紙上打下的若干痕跡點(diǎn)，如圖乙．(1)實(shí)驗(yàn)中每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，是為了_______________________．(2)每次將B板向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了________________________．(3)設(shè)小方格的邊長為L，小球在實(shí)驗(yàn)中記錄的幾個(gè)位置如圖乙中的a、b、c、d所示，則小球平拋初速度的計(jì)算式v0＝________(用L、g表示)．使每次水平拋出的初速度相同等效替代小球平拋的水平距離d

精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)1．如圖，用小錘輕擊彈性金屬片，A球向水平方向飛出，同時(shí)B球被松開，豎直向下運(yùn)動．(1)(多選)用不同的力打擊彈性金屬片，可以觀察到(

)A．A球運(yùn)動路線不同，B球的運(yùn)動路線相同B．A、B兩球運(yùn)動路線相同C．A、B兩球同時(shí)落地D．力越大，A、B兩球落地時(shí)間間隔越大答案：AC解析：(1)打擊力度不同，A球平拋初速度不同，運(yùn)動路線不同，但B球始終做自由落體運(yùn)動，所以B球路線相同，A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)锳、B兩球豎直方向均為自由落體運(yùn)動，所以運(yùn)動時(shí)間相同，C正確，D錯(cuò)誤．(2)改變此裝置距地面的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍然可以看到相同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)此現(xiàn)象分析可知(

)A．小球A在水平方向做勻速運(yùn)動B．小球A在水平方向做勻加速運(yùn)動C．小球B在豎直方向做勻加速運(yùn)動D．小球A與B在豎直方向運(yùn)動規(guī)律相同答案：D解析：(2)改變高度，仍看到相同現(xiàn)象，說明小球A與B在豎直方向運(yùn)動規(guī)律相同，選項(xiàng)D正確．2．(1)在做“研究平拋物體的運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘，下列器材中還需要的是________(多選)．A．游標(biāo)卡尺B．秒表C．彈簧測力計(jì)

D．天平E．坐標(biāo)紙

F．重垂線EF解析：(1)在做“研究平拋物體的運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘，還需要重垂線，確保木板豎直放置；另外還需坐標(biāo)紙，用于記錄小球的位置，故E、F正確，A、B、C、D錯(cuò)誤．(2)實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是________(多選)．A．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下B．要使描出的軌跡更好地反映小球的真實(shí)運(yùn)動，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C．斜槽軌道末端可以不水平D．斜槽軌道必須光滑E．為了比較準(zhǔn)確地找出小球運(yùn)動的軌跡，應(yīng)該用一條曲線把所有的點(diǎn)連接起來．AB解析：讓小球總是從同一位置自由釋放，這樣才能找到同一運(yùn)動軌跡上的幾個(gè)點(diǎn)，然后將這幾個(gè)點(diǎn)平滑連接起來，誤差較大的點(diǎn)應(yīng)舍去，而不是把所有的點(diǎn)連接起來，故A正確，E錯(cuò)誤；要使描出的軌跡更好地反映小球的真實(shí)運(yùn)動，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，故B正確；為了能畫出小球平拋運(yùn)動的軌跡，要保證小球做的是平拋運(yùn)動，斜槽軌道不一定要光滑，但末端必須是水平的，故C、D錯(cuò)誤．(3)甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，建立的坐標(biāo)系分別如圖A、B、C、D所示，這四位同學(xué)中坐標(biāo)原點(diǎn)選擇正確的是________(填圖序號)．C解析：(3)建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)將小球在斜槽末端時(shí)球心在豎直面上的投影作為坐標(biāo)原點(diǎn)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．3．[2023·濰坊高一檢測](多選)如圖所示，將題中木板豎起，鋼球撞到帶有白紙和復(fù)寫紙的豎直長木板上，并在白紙上留下痕跡A，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，將木板依次后退相同的水平距離x，鋼球撞到木板上留下痕跡B、C，測量A、B、C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為y1、y2、y3.其中O點(diǎn)與鋼球拋出時(shí)圓心位置等高，重力加速度為g.

答案：BD

4．在“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其簡圖如圖乙所示．水平拋出的小球落入接球槽中，通過復(fù)寫紙?jiān)诎准埳狭粝曼c(diǎn)跡．(1)下列說法正確的是________(多選)．A．小球運(yùn)動時(shí)可以與豎直板相接觸B．固定斜槽時(shí)，必須保證斜槽末端切線水平C.在研究一條運(yùn)動軌跡時(shí)，小球每次都要從同一位置由靜止釋放D．為了準(zhǔn)確地描出小球運(yùn)動的軌跡，必須把所有的點(diǎn)連接起來(2)實(shí)驗(yàn)中小球碰到接球槽會在復(fù)寫紙下面的白紙上留下相近的兩個(gè)點(diǎn)(如圖丙所示)，應(yīng)該取________(選填“