5.3實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)課件高一下學(xué)期物理人教版2

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CONTENTS探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)思路3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4平拋運(yùn)動(dòng)

1學(xué)以致用-練習(xí)鞏固5標(biāo)槍的運(yùn)動(dòng)籃球的運(yùn)動(dòng)鉛球的運(yùn)動(dòng)觀察與思考：1.觀察下面的圖片，你能發(fā)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，有什么共同的特點(diǎn)嗎？2.如果忽略空氣阻力的影響，那么這些物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力又有什么樣的共同特點(diǎn)？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)。如果初速度是沿水平方向的，這樣的拋體運(yùn)動(dòng)就叫作平拋運(yùn)動(dòng)下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究物體做平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，即物體的速度和位移隨時(shí)間的變化關(guān)系請(qǐng)思考：各物體受力及運(yùn)動(dòng)情況？有哪些的相同點(diǎn)？一、平拋運(yùn)動(dòng)1.定義：以一定的初速度將物體拋出，如果物體只受重力的作用，這樣的運(yùn)動(dòng)叫做拋體運(yùn)動(dòng)。2.平拋運(yùn)動(dòng)：初速度方向?yàn)樗椒较虻膾侒w運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng)。（1）條件：初速度沿水平方向，只受重力作用。（2）運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：

受重力恒定，且由于速度方向與所受重力方向不在一條直線上，故平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。二、探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)請(qǐng)思考：1.平拋運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的顯著區(qū)別是什么？2.如何用實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？探究思路:化曲為直—運(yùn)動(dòng)的分解—等效替代3.平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為哪兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)？

平拋運(yùn)動(dòng)v0G水平方向分運(yùn)動(dòng)（

方向）豎直方向分運(yùn)動(dòng)（

方向）三、實(shí)驗(yàn)思路平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，速度和位移的方向都在時(shí)刻變化。我們可以按照把復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)分解為不同方向上兩個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)的思路，分別研究物體在這兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為哪兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)呢?由于物體是沿著水平方向拋出的，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到豎直向下的重力作用，因此我們可以嘗試將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的分運(yùn)動(dòng)和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)。如果這兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)研究清楚了，平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律就清楚了。也就是說(shuō)，我們需要知道這兩個(gè)方向的位移或速度隨時(shí)間變化的信息。位移和速度哪個(gè)更方便測(cè)量?如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得所需信息呢?【探究方案一】利用頻閃照相分析法利用頻閃照相的方法，記錄物體在不同時(shí)刻的位置。1.根據(jù)圖像猜想，水平拋出的小球在水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？【探究方案一】利用頻閃照相分析法小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片2.要研究小球的水平位移和豎直位移，應(yīng)以哪個(gè)位置為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系？【探究方案一】利用頻閃照相分析法小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片3.若頻閃周期為T(mén)，怎樣通過(guò)作圖得到從拋點(diǎn)開(kāi)始的第一個(gè)T內(nèi)、第二個(gè)T內(nèi)、第三個(gè)T內(nèi)、...時(shí)間內(nèi)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移和豎直位移？【探究方案一】利用頻閃照相分析法小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片x3x2x1h5h3h在誤差允許的范圍內(nèi)，三段水平位移近似相等；在誤差允許的范圍內(nèi)，豎直方向Δh=aT2，進(jìn)一步求出a值近似為重力加速度值。【探究方案一】利用頻閃照相分析法v0COAB平拋運(yùn)動(dòng)物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)物體在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)BCv0AO【探究方案二】分方向探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)◆探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)1、實(shí)驗(yàn)器材：平拋實(shí)驗(yàn)器2、實(shí)驗(yàn)步驟：3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)。描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡探究思路：1.創(chuàng)造條件得到一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)。2.在平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上找到一些點(diǎn)并記錄下來(lái)。3.利用記錄下來(lái)的點(diǎn)描出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡【實(shí)驗(yàn)器材】平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器(含小球)、白紙（可先畫(huà)上坐標(biāo)格）、復(fù)寫(xiě)紙、刻度尺、三角板、鉛筆等。擋板（傾斜）斜槽背板白紙、復(fù)寫(xiě)紙鋼球重垂線【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）安裝調(diào)整斜槽：（2）調(diào)整背板：（3）確定坐標(biāo)原點(diǎn)O：安裝斜槽有何要求？為什么這樣要求？斜槽末端切線水平怎樣確定坐標(biāo)原點(diǎn)？（4）描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：①調(diào)整接球擋板：把接球擋板拉到最上方一格的位置；②確定小球釋放點(diǎn)：選擇一個(gè)小球在斜槽上合適的位置由靜止釋放，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋出；③獲取印跡點(diǎn)：落的鋼球打在向背板傾斜的接球擋板上，同時(shí)在背板上留下一個(gè)印跡點(diǎn)。再將接球擋板向下拉一格，重復(fù)上述操作方法，打出第二個(gè)印跡點(diǎn)，如此繼續(xù)下拉接球擋板，直至最低點(diǎn)，即可得到平拋的鋼球下落時(shí)的一系列跡點(diǎn)。需保證小球每次從斜槽上同一位置由靜止開(kāi)始滾下。

小球每次的釋放位置與狀態(tài)是否相同？【數(shù)據(jù)處理】取下白紙，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的重垂線方向，畫(huà)出豎直向下的y軸和水平方向的x軸，用平滑的曲線把所描的點(diǎn)跡連接起來(lái)即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究思路確定后，還需要設(shè)計(jì)可操作的方案以便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下面兩種實(shí)驗(yàn)方案供你參考方案一記錄做平拋運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)相等時(shí)間間隔所到達(dá)的位置，獲得水平方向和豎直方向的位移隨時(shí)間變化的具體數(shù)據(jù)，便可以獨(dú)立分析水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?？梢杂妙l閃照相或者錄制視頻的方法，記錄物體在不同時(shí)刻的位置。圖5.3-1是一個(gè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的頻閃照片。觀察這幅照片，思考下面的問(wèn)題：1.根據(jù)圖片猜想，小球在水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)?2.應(yīng)以哪個(gè)位置為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系來(lái)研究小球的水平位移和豎直位移?3.若頻閃周期為T(mén)，怎樣通過(guò)作圖得到T，2T，3T，·.時(shí)間內(nèi)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移和豎直位移?4.需要測(cè)量并記錄哪些數(shù)據(jù)?怎樣用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)愕牟孪?請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)表格，把所測(cè)量的數(shù)據(jù)填入表格，根據(jù)水平位移和豎直位移隨時(shí)間變化的具體數(shù)據(jù)，分析小球水平方向分運(yùn)動(dòng)和豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。方案二在水平和豎直兩個(gè)方向中，先研究其中一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再設(shè)法分析另外一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。思考下面的問(wèn)題會(huì)幫助我們完善實(shí)驗(yàn)方案。問(wèn)題：1.你對(duì)物體在水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有怎樣的猜想?2.是否需要獲取物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡?如何獲取?3.在描繪軌跡時(shí)，如何選擇坐標(biāo)原點(diǎn)和建立坐標(biāo)系?4.物體的大小對(duì)描繪軌跡是否有影響?如何減小這種影響?后面參考案例給出的方案，是先研究物體在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，再研究水平方向的運(yùn)動(dòng)。也可以反過(guò)來(lái)，先研究物體在水平方向的運(yùn)動(dòng)，再研究豎直方向的運(yùn)動(dòng)。如果這樣做，應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?參考案例步驟1:探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)在如圖5.3-2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(dòng);同時(shí)B球被釋放，自由下落，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。分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從這個(gè)實(shí)驗(yàn)看，平拋運(yùn)動(dòng)在堅(jiān)直方向的分運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)?步驟2:探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)如果我們能夠得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，利用前面探究得出的平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，就可以分析得出平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。在圖5.3-3所示的裝置中，斜槽M末端水平。鋼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)。在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N，鋼球飛出后，落到擋板上，實(shí)驗(yàn)前，先將一張白紙和復(fù)寫(xiě)紙固定在裝置的背板上。鋼球落到傾斜的擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫(xiě)紙，在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板N，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置。最后，用平滑曲線把這些印跡連接起來(lái)，就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。根據(jù)步驟1得出的平拋運(yùn)動(dòng)在堅(jiān)直方向分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)法確定“相等的時(shí)間間隔”。再看相等的時(shí)間內(nèi)水平分運(yùn)動(dòng)的位移，進(jìn)而確定水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。拓展學(xué)習(xí)用傳感器和計(jì)算機(jī)描繪物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡用傳感器和計(jì)算機(jī)可以方便地描出做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的軌跡。一種設(shè)計(jì)原理如圖5.3-4所示。物體A在做平拋運(yùn)動(dòng)，它能夠在豎直平面內(nèi)向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖。在它運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)安放著超聲一紅外接收裝置B。B盒裝有B1B2兩個(gè)超聲一紅外接收器，并與計(jì)算機(jī)相連。B1、B2各自測(cè)出次到超聲脈沖和紅外脈沖的時(shí)間差，并由此算出它們各自與物體A的距離。”從圖5.3-4可以看出，在這兩個(gè)距離確定之后，由于B1、B2兩處的距離是已知的，所以物體A的位置也就確定了。計(jì)算機(jī)可以即時(shí)給出A的坐標(biāo)。圖5.3-5是按這樣的原理制作的一種實(shí)驗(yàn)裝置(超聲一紅外接收裝置B的安裝位置與原理圖5.3-4不同)。圖5.3-6是某次實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)描出的平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。除此之外，計(jì)算機(jī)還能直按給出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度等其他物理量五、學(xué)以致用-練習(xí)鞏固1.在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，已備有下列器材：白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺(tái)，還需要下列器材中的()A.秒表B.天平C.重垂線D.測(cè)力計(jì)C2.在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，如果小球每次從斜槽滾下的初始位置不同，則正確的是(

)ABDA.小球平拋的初速度不同B.小球每次做不同的拋物線運(yùn)動(dòng)C.小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均不同D.小球通過(guò)相同的水平位移所用時(shí)間均不同3.為了驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，用如圖所示的裝置進(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(kāi)，自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.

A球先落地B.

B球先落地C.

兩球應(yīng)同時(shí)落地D.

該實(shí)驗(yàn)也能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)C4.在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，下面哪些說(shuō)法是正確的()ABA.安裝弧形槽時(shí)，必須使槽的末端的切線方向保持水平B.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次都要讓小球從同一位置由靜止釋放C.小球與槽的摩擦不可避免，但這不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果D.為了得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不要忘記用天平稱出小球的質(zhì)量5.（多選)在探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只記錄了小球運(yùn)動(dòng)途中的A、B、C

三點(diǎn)的位置，取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則各點(diǎn)的位置坐標(biāo)如圖所示，當(dāng)

g＝10m/s2時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是(0，0)B.小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是(─10，─5)C.小球平拋初速度為2m/sD.小球平拋初速度為1m/sBD6.用如圖1所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫(xiě)紙對(duì)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(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)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（

）

A．斜槽軌道光滑

B．斜槽軌道末段水平

C．擋板高度等間距變化

D．每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放