第5章 第3节 实验：探究平抛运动的特点 课件 -2027年高考物理一轮复习（全国通用）

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1．知道抛体运动和平抛运动，知道用运动分解的方法研究平抛运动．2．会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运动水平分运动和竖直分运动的特点．
活动一：知道抛体运动和平抛运动
以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动．如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动．1．根据以上定义，请利用身边的物体演示平抛运动(若空气阻力较小时，可以忽略)．观察物体的运动轨迹，可以发现平抛运动是_______ (选填“直线”或“曲线”)运动．
2．归纳平抛运动的特点．(1)受力特点：只受重力作用．(2)运动特点：初速度沿________方向；加速度为______，方向____________．3．我们可以用“化曲为直”的思想，把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，平抛运动可以分解为哪两个方向的运动呢？【答案】水平方向的分运动和竖直方向的分运动．
活动二：用频闪照相的方法探究平抛运动的特点
通过频闪照相获得小球做平抛运动时的频闪照片，如图所示．左上角小球的位置为抛出点的位置，频闪周期为T．1．请以抛出点为原点，在图中沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系．
【答案】以小球球心或最低点为原点建立坐标系．
2．分别测量出下列时间内小球的水平位移和竖直位移，并将测量的数据填入下表；分析数据，写出小球水平分运动和竖直分运动的性质．
活动三：用组合实验的方法探究平抛运动的特点
1．探究平抛运动竖直分运动的特点．平抛竖落仪如图所示．(1)用小锤击打弹性金属片后，A球做________运动；同时B球被释放，做____________运动．观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音．
(2)改变小球距地面的高度和小锤击打的力度(即改变A球的初速度)，发现两球____________，说明平抛运动在竖直方向的分运动为____________运动．
2．探究平抛运动水平分运动的特点．(1)如图所示，安装实验装置，使斜槽M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板．思考：
①如何调整斜槽末端的切线水平？【答案】将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平．②如何检查背板处于竖直面内？【答案】用背板左侧的铅垂线检查．
(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行．钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹．注意：小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜．(3)上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上________ (选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置．
(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．思考：为什么坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时钢球球心在木板上的投影点？【答案】因为白纸上记录的钢球位置是球心位置．
(5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹．(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔________，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动的特点．(7)结论：在实验误差允许的范围内，平抛运动在相等时间内水平方向位移________，平抛运动水平方向为____________运动．拓展：平抛运动在任意连续相等时间间隔Δt内，水平方向位移不变，竖直方向位移差不变，均为Δy＝g(Δt)2．
3．(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动；②竖直方向做自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，改变高度，重复实验，观察到相同现象，这个实验______．A．只能说明上述规律中的第①条　B．只能说明上述规律中的第②条C．不能说明上述规律中的任何一条　D．能同时说明上述两条规律
【解析】该实验中两小球是同时落地的，能说明A球在竖直方向的分运动与B球的运动完全相同，B正确．
(2)在探究平抛运动的特点时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹．如图乙所示是用一张印有小方格的纸记录的轨迹，小方格的边长为L，小球在平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，则由图乙可知小球从a运动到b和从b运动到c的时间是________(选填“相等”或
“不相等”)的，小球从a运动到b的时间Δt＝______，小球做平抛运动的初速度为v0＝_______(用L、g表示)．
1．在“探究平抛运动的特点”的实验中：(1)图甲是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的______在坐标纸上的水平投影点．A．球心　　B．球的上端C．球的下端
【解析】由题干中确定小球平抛运动轨迹的方法及实验原理知，坐标原点应选小球在斜槽末端点时小球的上端在坐标纸上的水平投影点，所以选B．
(2)在此实验中，下列说法正确的有________．A．斜槽轨道必须光滑　B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来　D．y轴的方向根据重垂线确定
【解析】实验过程中，斜槽轨道不一定光滑，只要能够保证小球从同一位置由静止释放，即使轨道粗糙，小球离开斜槽末端的速度也是一样的，所以A错误；记录点应适当多一些，能够保证描点所得的轨迹更平滑、准确，B正确；描点时与平滑曲线偏差过大的点须舍去，C错误；y轴必须沿竖直方向，即用重垂线确定，即D正确．
(3)图乙是利用图甲装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是______．A．释放小球时初速度不为0B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平
【解析】由图可知斜槽末端切线不水平，才会造成小球离开斜槽后做斜抛运动，C符合题意．
2．在“探究平抛运动的特点”的实验中：(1)某同学先观察了如图甲所示的演示实验，A、B两球同时落地，说明_____________________________ _________；该同学设计了图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板衔接，则他将观察到的现象是________ ________________________，这说明_______________ __________________________．
平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
球1落到光滑水平板上并击中球2
平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
【解析】图甲中A、B两球同时落地，说明B球的平抛运动在竖直方向的分运动与A球的运动相同；图乙中球1与球2恰好在平板上相碰，说明球1在水平方向的分运动与球2的运动相同．
(2)如图丙所示，该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为L＝5 cm，A、B、C是摄下的三个小球位置，如果取g＝10 m/s2，则：①照相机拍摄时每_______s曝光一次；
②小球做平抛运动的初速度的大小为_______m/s．
【解析】①由Δy＝gT2，Δy＝2L＝0.1 m，可得T＝0.1 s．②由Δx＝v0T，Δx＝3L＝0.15 m，可得v0＝1.5 m/s．
3．某同学使用如图甲所示的实验装置研究平抛运动实验．(1)要完成实验，下列器材中必要的有________．A．打点计时器　　　　B．刻度尺C． 天平　　　D．重垂线(2)要完成实验，必要的实验操作有______．A．测量小球的直径B．斜槽轨道光滑C．小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放D．描绘小球运动轨迹时，应采用直线分别连接两个相邻的记录点
(3)某次平抛运动的点迹如图乙所示，取重力加速度大小g＝10 m/s2，则小球做平抛运动的初速度大小为_____m/s，小球抛出点的纵坐标为__________m．
4．在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；
将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹C．若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm，A、B间距离y1＝5.02 cm，B、C间距离y2＝14.82 cm．请回答以下问题：(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？____________________________________________________________________________________________________________．
为了确保小球每次抛出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放
(2)每次把木板移动相同的水平距离，原因是___________________ _______________________________________________．(3)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0＝_____________(用题中所给字母表示)．(4)小球初速度的值为v0＝________m/s．
小球水平方向做匀速直线运动，由x＝v0t知，若x相同，则时间t相等