全優(yōu)課堂·物理·必修第二冊(cè)(人教版) 課件 第5章 3 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)3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

1.知道什么是平拋運(yùn)動(dòng)．2.會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度．課前·自主預(yù)習(xí)1．拋體運(yùn)動(dòng)以一定的________將物體拋出，在_________可以忽略的情況下，物體只在________作用下的運(yùn)動(dòng)．2．平拋運(yùn)動(dòng)初速度沿__________方向的拋體運(yùn)動(dòng)．拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)速度空氣阻力重力水平一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．描繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．2．探究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．二、實(shí)驗(yàn)思路將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，先運(yùn)用平拋豎落儀探究豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，再通過(guò)分析相同時(shí)間內(nèi)水平分運(yùn)動(dòng)的位移，確定水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)器材1．平拋豎落儀．2．斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺．四、實(shí)驗(yàn)步驟探究1探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)用小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，B球自由落下．(2)觀察兩球的運(yùn)動(dòng)軌跡并比較兩球落地時(shí)間．若只聽(tīng)到一次聲響，說(shuō)明兩球同時(shí)落地．(3)改變高度和打擊力度，多次重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．(4)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．探究2探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)按圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使小球在斜槽末端點(diǎn)恰好靜止．(2)以斜槽末端上小球的球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，過(guò)O點(diǎn)畫(huà)出豎直的y軸和水平的x軸．(3)使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫(huà)上一點(diǎn)．用同樣方法，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)．(4)將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開(kāi)始通過(guò)畫(huà)出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如圖乙所示．(5)利用豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)相同時(shí)間內(nèi)位移比為1∶3∶5，確定相等的時(shí)間間隔，看水平分運(yùn)動(dòng)的位移．(6)分析得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)．(7)結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)可看作是水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)．五、數(shù)據(jù)處理1．判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是否為拋物線：在x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3…向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)記為M1、M2、M3…用刻度尺測(cè)量各點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y).(1)代數(shù)計(jì)算法：將某點(diǎn)(如M3點(diǎn))的坐標(biāo)(x，y)代入y＝ax2求出常數(shù)a，再將其他點(diǎn)的坐標(biāo)代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對(duì)各點(diǎn)的坐標(biāo)都近似成立，則說(shuō)明描繪得出的曲線為拋物線．(2)圖像法：建立y-x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)的x坐標(biāo)值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的x2值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，若大致在一條直線上，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線．課堂·重難探究例1

(多選)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)．小錘擊打彈性金屬片，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)法正確的有 (

)A．兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B．兩球應(yīng)同時(shí)落地C．應(yīng)改變裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn)D．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)應(yīng)用“對(duì)比法”探究豎直分運(yùn)動(dòng)【答案】BC【解析】物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的情況與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；改變裝置的高度，且每次都同時(shí)落地，才能說(shuō)明A球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，B、C正確；本實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．變式1

如圖是某種“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置，斜槽末端口N與小球Q離地面的高度均為H，實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)小球P從斜槽末端飛出與擋片相碰，立即斷開(kāi)電路使電磁鐵釋放小球Q，發(fā)現(xiàn)兩小球同時(shí)落地，改變H大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，P、Q仍同時(shí)落地．(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件的說(shuō)法正確的有______(多選).A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道末段N端必須水平C．小球P可以從斜槽上不同的位置無(wú)初速度釋放D．小球P每次必須從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放(2)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明________．A．兩小球落地速度的大小相同B．小球P在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)C．小球P在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)D．小球P在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與小球Q的運(yùn)動(dòng)相同【答案】(1)BC

(2)D【解析】(1)斜槽軌道光滑與否對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，A錯(cuò)誤；為了保證小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)的初速度的方向是水平方向，故斜槽軌道末段N端必須水平，B正確；本實(shí)驗(yàn)只驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球豎直方向的分運(yùn)動(dòng)，不需要每次水平初速度相同，所以小球可以在不同位置釋放，C正確，D錯(cuò)誤．(2)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明P小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與Q小球的運(yùn)動(dòng)相同，即P小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)．D正確．例2

(2024年湖北名校聯(lián)盟聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲、乙所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡并計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度(1)如圖甲所示，讓完全相同的小球a和b從兩個(gè)相同弧面軌道頂端由靜止釋放，兩弧面軌道末端水平，忽略空氣阻力，多次實(shí)驗(yàn)兩小球均在水平面上相撞．該現(xiàn)象表明，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是____________運(yùn)動(dòng)．(2)如圖乙所示，當(dāng)完全相同的小球c、d處于同一高度時(shí)，一名同學(xué)用小錘輕擊彈性金屬片，使球d水平飛出，同時(shí)松開(kāi)球c下落，忽略空氣阻力．另一名同學(xué)在小球觸地反彈后迅速抓住小球，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每次均只聽(tīng)到一次小球落地的響聲．該現(xiàn)象表明，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是________運(yùn)動(dòng)．(3)用頻閃照相記錄了某小球平拋的四個(gè)位置如圖丙，其中正方形小方格邊長(zhǎng)為1.6cm，重力加速度g取10m/s2，則A點(diǎn)________(填“是”或“不是”)拋出點(diǎn)，該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為_(kāi)______m/s.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)【答案】(1)勻速直線(2)自由落體

(3)不是0.80【解析】(1)b小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而a小球做平拋運(yùn)動(dòng)，多次實(shí)驗(yàn)兩小球均在水平面上相撞．該現(xiàn)象表明，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)小錘輕擊彈性金屬片，使d球水平飛出的同時(shí)c做自由落體運(yùn)動(dòng)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每次均只聽(tīng)到一次小球落地的響聲，該現(xiàn)象表明，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．變式2

某同學(xué)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置繪制小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．斜槽軌道必須光滑且末端沿水平方向B．小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下C．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些D．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，應(yīng)該用平滑曲線把各記錄點(diǎn)連起來(lái)【答案】A【解析】為確保小球做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽軌道末端必須沿水平方向，只要小球每次從斜槽上同一位置自由滑下，到斜槽軌道末端速率相等即可，不必光滑，A錯(cuò)誤，符合題意；為確保小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡重合，小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下，B正確，不符合題意；為了減小誤差，能夠較準(zhǔn)確地繪出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，并用平滑曲線把各記錄點(diǎn)連起來(lái)，C、D正確，不符合題意．例3

(2024年西安期中)航天員在一個(gè)未知星球上用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng).現(xiàn)對(duì)小球采用頻閃數(shù)碼相機(jī)連續(xù)拍攝，在有坐標(biāo)紙的背景屏前拍下了小球在做平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的多張照片，經(jīng)合成后照片如圖乙所示，a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置．已知照相機(jī)連續(xù)拍照的時(shí)間間隔是0.10s，照片大小如圖乙中坐標(biāo)所示，已知該照片的長(zhǎng)度與實(shí)際背景屏的長(zhǎng)度之比為1∶4，則：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(1)由以上信息，可知a點(diǎn)____(填“是”或“不是”)小球的拋出點(diǎn)．(2)由以上信息，可以推算出該星球表面的重力加速度為_(kāi)_____m/s2.(3)由以上信息可以算出小球平拋的初速度大小是________m/s.(4)由以上信息可以算出小球在b點(diǎn)時(shí)的速度大小是________m/s.變式3

某興趣小組用頻閃照相機(jī)拍攝小石子做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，照片背景為一堵貼近小石子的豎直磚墻．如圖所示，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，該同學(xué)根據(jù)所學(xué)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，求出頻閃照片的拍攝周期和小石子的水平初速度．(1)他已經(jīng)測(cè)出磚塊的長(zhǎng)度為a，還需要測(cè)量哪個(gè)數(shù)據(jù)？____________．(寫(xiě)出測(cè)量的物理量及其物理符號(hào))(2)B點(diǎn)豎直方向的速度vBy＝________．(用題設(shè)條件和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示)(3)照相機(jī)頻閃周期T＝______，小石子水平初速度v0＝______．(用題設(shè)條件和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示)【解析】(1)因?yàn)橐呀?jīng)測(cè)出了每塊磚的長(zhǎng)度a，根據(jù)題設(shè)條件求周期與初速度還需要測(cè)出每塊磚的厚度h.(2)根據(jù)在豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)得3h－2h＝gT2，小練·隨堂鞏固1．在操場(chǎng)上把一鉛球A以速度v0水平拋出(不計(jì)空氣阻力)，當(dāng)太陽(yáng)光沿豎直方向照射時(shí)，A在地面上形成的影子是A′，在球落地前的過(guò)程中，其影子A′所做的運(yùn)動(dòng)是 (

)A．加速運(yùn)動(dòng)

B．減速運(yùn)動(dòng)C．勻速直線運(yùn)動(dòng)

D．不能確定【答案】C【解析】平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)圖形可知，當(dāng)太陽(yáng)沿豎直方向照射時(shí)，A在地面上形成的影子A′反映了平拋運(yùn)動(dòng)水平方向上的運(yùn)動(dòng)，即影子A′所做的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選C.2．某物理實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)．每次都將小球從斜槽的同一位置無(wú)初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出．改變水平擋板的高度，就改變了小球在板上落點(diǎn)的位置，從而可描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋運(yùn)動(dòng)，將水平擋板依次放在1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距．若三次實(shí)驗(yàn)中，小球從拋出點(diǎn)到落點(diǎn)的水平位移依次為x1、x2、x3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是 (

)A．x2－x1＝x3－x2

B．x2－x1<x3－x2C．x2－x1>x3－x2

D．無(wú)法判斷【答案】C【解析】因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的速度越來(lái)越快，則下落相等位移的時(shí)間越來(lái)越短，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以x2－x1>x3－x2，C正確．3．學(xué)習(xí)完平拋運(yùn)動(dòng)之后，某物理小組通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)分析小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．圖甲是“探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．(1)圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的圖像，其中0點(diǎn)為拋出點(diǎn)，則此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_(kāi)_______m/s.(g＝9.8m/s2)(2)在另一次實(shí)驗(yàn)中，將白紙換成方格紙，每個(gè)格的邊長(zhǎng)L＝5cm，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三個(gè)位置，如圖丙所示，則該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_(kāi)_________m/s.(g取10m/s2)【答案】(1)1.6

(2)1.54．(2024年廣州廣雅中學(xué)期中)某同學(xué)利用圖甲所示裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖乙所示(圖中未包括小球剛離開(kāi)軌道的影像).圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為1cm.該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖