人教版 (2019)必修 第二册实验：探究平抛运动的特点教学课件ppt

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1.实验思路用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为抛物线，并求出小钢球的初速度。2.实验器材末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、________、铅垂线、三角板、铅笔等。
3.实验过程（1）安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，并用铅垂线检查背板是否______。
（2）安装、调整斜槽：将斜槽放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否______，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能___________________________，则表明斜槽末端已调水平，如图。
静止在直轨道上的任意位置
斜槽末端处小球球心在白纸上的投影
（1）固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度______，否则小球的运动就不是平抛运动了。
（2）小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的__________。
（3）坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的______在背板上的水平投影点。
【视角1】　实验原理分析
例1 用如图所示装置研究平抛运动。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
[解析]因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证钢球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证钢球从同一高度无初速度释放并水平抛出，没必要要求斜槽轨道光滑，因此A错误，B、D正确；挡板高度可以不等间距变化，故C错误。
（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。a.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”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时　　　　(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行。 
（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是　　　　。 A.用细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
[解析]将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔受摩擦力作用，且不一定能始终保证铅笔水平，铅笔将不能始终保持垂直白纸板运动，铅笔将发生倾斜，故不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C不可行，A、B可行。
（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断:从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体　　　　。 A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒
[解析]从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，可认为做平抛运动，因此不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样，这实际上揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动，故选项B正确。
【视角1】　实验方案的创新
例1 利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图(a)所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断。MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点与木板间的距离OO' = h(h > L)
（1）电热丝P必须置于悬点正下方的理由。 
[解析]使小球运动到正下方，此时速度v0为水平方向，保证小球做平抛运动。
（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，O'C = s，则小球做平抛运动的初速度v0为　　　　　　　。 
（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ，小球落点与O'点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标，得到如图(b)所示图像，已知h = 2L，则由图(b)可知L =　 　m。 
【视角2】　实验装置的创新
例2 利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验。某同学利用如图所示的实验装置，结合手机的传感器功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下:
Ⅰ.实验前用游标卡尺测出小球的直径d = 5.00 mm；Ⅱ.实验装置中固定轨道AB的末端水平，在轨道末端安装一光电门，光电门通过数据采集器与计算机相连，测量小球离开轨道时的速度。将小球从轨道的某高度处由静止释放，小球运动一段时间后，打到竖直记录屏MN上，记下落点位置。然后通过手机传感器的测距功能，测量并记录小球做平抛运动的水平距离x和竖直下落距离h；Ⅲ.多次改变屏MN与抛出点B的水平距离x，使小球每次都从轨道的同一位置处由静止释放，重复上述实验，记录多组x、h数据，如下表所示:
请根据上述数据，回答下列问题:
（1）在给定的坐标纸上作出x2 - h的图像；
[解析] 描点作图如图所示；
（2）若光电计时器记录的平均遮光时间t = 0.005 s，根据上述图像求得当地的重力加速度大小g =　 　m/s2(结果保留三位有效数字)； 
（3）若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 
【视角3】　实验目的的创新
例3 为了研究平抛运动的规律以及探究一些新问题，小明和小聪在公园草地上一定高度处架设一喷水管，如图所示，喷水管口的中心离地高度为h，管口的横截面积为S，管口的半径远小于h，喷水管可绕竖直轴O做360°转动，喷管的水平长度为R，落地时水的中心离喷水管口的水平距离为L，水面的宽度为x，不计空气阻力，已知重力加速度大小为g。(均用题中物理量的字母表示)
（1）调整装置时，应使喷水管管口切线　　　　。 
[解析]为了使得水在空中做平抛运动，应使喷水管的管口切线水平。
（2）水流稳定时，空中水的体积V =　　。
[解析]稳定后，在空中的水体积为V = Sl，在空中的时候有l = vt = L，可知V = SL。
（3）水流稳定时，从管口喷出水的速度大小v =　　　。