适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第4章曲线运动万有引力与航天实验探究课5探究平抛运动的特点课件

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第4章曲线运动万有引力与航天实验探究课5探究平抛运动的特点课件，共25页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破等内容，欢迎下载使用。
一、实验目的1.学会用实验的方法探究平抛运动的特点。2.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法。3.能设计不同的实验方案,并对方案进行可行性论证,根据学校现有条件,选择最优方案。4.能获取信息,通过数据分析描绘平抛运动的轨迹。
二、实验思路1.提出问题平抛运动是曲线运动,速度和位移的大小、方向时刻在发生变化。这个复杂的曲线运动有什么规律呢?能否分解为两个简单的直线运动?2.科学猜想由于物体是沿水平方向抛出的,在运动过程中只受重力作用。因此平抛运动可能是水平方向和竖直方向分运动的合成。那么只要研究出这两个分运动的特点,平抛运动的规律就清楚了。
三、进行实验方案一:利用频闪照相法探究平抛运动的特点数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片,将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线,便得到小球的运动轨迹,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上小球位置间的水平距离和竖直距离,就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。1.数据处理(1)建立以抛出点为坐标原点,以小球水平抛出时的初速度方向为x轴正方向,以竖直向下为y轴正方向的直角坐标系。(2)测出相邻两帧照片中小球移动的水平距离和竖直距离。(3)根据水平位移和竖直位移随时间变化的具体数据分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。
2.结果分析水平方向的分运动是匀速直线运动,竖直方向的分运动是自由落体运动。
方案二:利用描迹法探究平抛运动的特点1.实验器材小钢球、斜槽轨道、木板及竖直固定支架、坐标纸、图钉、重锤、铅笔、三角板、刻度尺等。
2.实验步骤 保证球抛出时速度方向水平 每次从同一高度由静止释放实验装置如图所示。斜槽M末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N,钢球飞出后,落到挡板上。实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后,就会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用平滑曲线把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
方案三:用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹见人教版教材必修第二册P12拓展学习。易错辨析·判一判(1)用描迹法探究平抛运动的特点时,应保持斜槽末端的切线水平。(　√　)(2)用描迹法探究平抛运动的特点时,小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下。(　√　)(3)用描迹法探究平抛运动的特点时,坐标原点(小钢球做平抛运动的起点)就是槽口的端点。(　×　)
典例1.(2022四川宜宾第四中学模拟)图甲是某种研究平抛运动的实验装置,斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H,实验时,当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰,立即断开电路使电磁铁释放小球Q,发现两小球同时落地,改变H大小,重复实验,P、Q仍同时落地。
(1)关于实验条件的说法,正确的有　　　　。 A.斜槽轨道必须光滑B.斜槽轨道末端口N必须水平C.小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放D.小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放(2)该实验结果可表明　　　　　。 A.两小球落地速度的大小相同B.小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动C.小球P在竖直方向的分运动是匀速直线运动D.小球P在竖直方向的分运动与小球的Q运动相同
(3)若用一张印有小方格(小方格的边长为L=10 cm)的纸记录小球P的轨迹,小球在同一初速度平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示,重力加速度g取10 m/s2。则小球P平抛的初速度的大小为　　　　 m/s。若以a点为坐标原点,水平向右为x轴,竖直向下为y轴,则抛出点的坐标为　　　　　　(结果以cm为单位)。 答案 (1)BC　(2)D　(3)2　(-10 cm,-1.25 cm)
解析 (1)斜槽轨道光滑与否对实验没有影响,故不必必须光滑,A错误;为了保证小球离开斜槽末端时的初速度的方向是水平方向,故斜槽轨道末端口N必须水平,B正确;这个实验只验证竖直自由落体,水平无影响,不需要每次水平初速度相同,可以在不同位置释放,C正确,D错误。(2)该实验结果可表明小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同,故A、B、C错误,D正确。
对点演练1.(2021全国乙卷)某同学利用图甲所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图乙所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图乙中标出。
完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图乙中位置A时,其速度的水平分量大小为　　　　 m/s,竖直分量大小为　　　　 m/s。 (2)根据图乙中数据可得,当地重力加速度的大小为　　　　 m/s2。 答案 (1)1.0　2.0　(2)9.7
典例2.(2023山东潍坊模拟)某学习小组为探究平抛运动的规律,使用小球、频闪仪、照相机、刻度尺等进行了如下实验。①将小球以某初速度水平抛出,使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄;②某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示,图中A处为小球抛出瞬间的影像,AB、BC之间各被删去了1个影像;③经测量,AB、BC两线段的长度之比为a∶b。
已知频闪仪每隔时间T发出一次闪光,重力加速度大小为g,忽略空气阻力。(1)AB、BC之间的水平距离理论上满足xAB　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)xBC; (2)BC之间实际下落的竖直高度为　　　　(用g、T表示); (3)小球抛出时的初速度大小为　　　　(用g、T、a、b表示)。 
解析 (1)由于小球在水平方向做匀速直线运动,则AB、BC之间的水平距离理论上满足xAB等于xBC。
对点演练2.(2023广东汕尾模拟)频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方和右侧正前方安装了频闪仪器并进行了拍摄,得到的频闪照片如图乙所示,O为抛出点,P为运动轨迹上某点。则根据平抛运动规律分析下列问题:
(1)图乙中,摄像头B所拍摄的频闪照片为　　　　[选填“(a)”或“(b)”]。 (2)测得图乙(a)中OP距离为125 cm,(b)中OP距离为50 cm,g取10 m/s2,则频闪仪的闪光间隔时间为　　　　 s,小球做平抛运动的初速度大小应为　　　　 m/s。 答案 (1)(a)　(2)0.1　1