高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点示范课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点示范课ppt课件，共43页。PPT课件主要包含了实验探究·新知导学，典例精讲·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，课标定位，素养阐释等内容，欢迎下载使用。

一、抛体运动1.定义:以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受重力作用的运动。2.平抛运动:初速度沿水平方向的抛体运动。二、实验思路将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动,分别研究平抛运动在这两个方向的分运动特点,进而研究平抛运动的规律。
三、实验原理1.利用频闪照相法记录物体在不同时刻的位置。2.利用描迹法逐点描出小球运动的轨迹。3.根据平抛运动的轨迹分析平抛运动竖直分运动和水平分运动的特点。四、实验器材数码照相机、平抛运动演示器、斜槽、钢球、方木板、铁架台、坐标纸、复写纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。
五、进行实验方案一:频闪照相法用数码照相机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了小球的运动轨迹。用数码照相机记录下平抛运动的轨迹,如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的,只要测量相邻两照片上小球的水平位移和竖直位移,就很容易判断平抛运动水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。
方案二:描迹法步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点
步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点1.准备实验装置。(1)将平抛运动演示器置于桌面上,装好平抛轨道,使轨道的抛射端处于水平方向。调节调平螺丝,观察铅垂线,使面板处于竖直平面内。(2)在白纸上衬垫一张复写纸,紧贴记录面板,用图钉固定在面板上,以斜槽末端为坐标原点,根据铅垂线定下y坐标轴,实验完成后取下白纸再作出x坐标轴。(3)把接球挡板拉到较上方的位置。
2.钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动。3.飞出的钢球落到向面板倾斜的挡板上,挤压复写纸,在白纸上留下印迹。4.上下调节挡板,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。5.取下记录纸,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。
6.根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的规律,确定“相等的时间间隔”。再看相等的时间内水平分运动的位移,进而确定水平分运动的规律。
六、注意事项1.斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端切线水平,即将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端的切线就水平了。2.方木板固定:方木板必须处于竖直平面内,要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
3.小球释放:(1)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下。(2)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。4.坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。
一、实验原理与操作【例题1】 用如图甲所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有　　　　。 A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末端水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。①取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的　　　　(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时　　　　(选填“需要”或“不需要”)y轴与铅垂线平行。 
解析:(1)本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平,即钢球做平抛运动,且每次飞出时的速度应相同,所以只要每次将钢球从斜槽上同一位置由静止释放即可,故B、D正确。
二、实验数据处理【例题2】 (1)在研究做平抛运动的物体的实验中,为减小空气阻力对小球的影响,选择小球时,应选择下列的　　　　。A.实心小铁球B.空心铁球C.实心小木球D.以上三种球都可以
(2)在研究平抛运动的实验中,斜槽末端要　　　,且要求小球要从　　　　　释放。现用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格边长l=2.5 cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图所示,小球由A到B位置的时间间隔为　　　 s,小球平抛的初速度大小为　　　 m/s,小球在B点的速度为　　　 m/s。答案:(1)A (2)水平　同一位置　0.05　1　1.25 
解析:(1)为了减小空气阻力对小球的影响,要选择体积较小、质量较大的小球,故选实心小铁球,故A正确,B、C、D错误。(2)在研究平抛运动的实验中,为保证小球做平抛运动,斜槽末端要水平;为保证每次运动轨迹相同,要求小球从同一位置释放。小球竖直方向做自由落体运动,有Δh=gT2即l=gT2
三、创新型实验【例题3】 如图所示,探究平抛运动的特点的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h=0.420 m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成　　　　关系。 (2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理= s=289.8 ms,发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查,实验及测量无误,其原因是　 。 (3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t'依然大于自己得到的理论值t理',但二者之差在3~7 ms之间,且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是  　。 
答案:(1)正比(2)计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值(3)见解析解析:(1)由题表中数据可知,h一定时,小球的水平位移d与其初速度v0成正比关系。(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2,而实际重力加速度约为9.8 m/s2,故导致约3 ms的偏差。(3)光电门传感器置于槽口的内侧,使时间的测量值大于理论值,且初速度越大,二者差值越小。
1.(实验原理与操作)同学们对平抛物体的运动规律进行了研究,概括出两点:①水平方向做匀速直线运动;②竖直方向做自由落体运动。下图是同学们进行的实验之一:用小锤击打弹性金属片,A球水平飞出,同时B球被松开做自由落体运动,改变小锤的打击力度,两球总能同时落到地面。这个实验(　　)A.能同时说明上述两条规律B.不能说明上述规律中的任何一条C.只能说明上述规律中的第①条D.只能说明上述规律中的第②条
解析:该实验无法说明水平方向做匀速直线运动。不改变高度,仅在一个高度上观察到两球同时落地,也无法说明竖直方向做自由落体运动。故选B。
2.(实验原理与操作)在探究平抛运动的规律时,可以选用下列各种装置,以下操作合理的是　　　　。 
A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看A、B两球是否同时落地B.选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端一定要低于水面C.选用装置3要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹E.装置3中木板要竖直,减少小球与木板的摩擦
F.装置3斜槽要足够光滑G.装置3斜槽末端可以不水平H.选用装置3建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点答案:BDE
解析:装置1的实验中,不应用眼睛观察,应利用听觉听小球落地时发出的声音来判定两球是否同时落地,A项错误。在平抛运动中,钢球每次一定要从同一位置下落,且端口必须水平,C项错误,G项错误。钢球与斜槽之间的摩擦力对实验无影响,F项错误。坐标原点应选在钢球出槽口时球心在木板上的水平投影点,H项错误。
3.(实验数据处理)(2021·全国卷Ⅰ)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时的影像)。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