高中新教材人教版物理课件 必修第二册 第五章 抛体运动 3-实验:探究平抛运动的特点

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现象二:A 球的水平初速度越大,通过
实验 象
的水平距离越大
过程
现象三:A 球水平初速度的大小并不
影响平抛物体在竖直方向上的运动

物体在做平抛运动的过程中,在竖直

方向的运动为自由落.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
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
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
三、创新型实验
【例题3】 如图,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。
B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,
测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,




(选填“大于”“等于”或“小于”)。
可求得钢球平抛的初速度v0大小为
速度为g,结果用上述字母表示)。
答案:(1)BD
(已知当地重力加
(2)①球心 需要 ②大于 x

-
解析:(1)本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平,
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)两个同学根据不同的
实验条件,进行了探究平抛运动规律的
实验。
(1)甲同学采用如图甲所示的装置,金属
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
动在水平方向为匀速直线运动。

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

,且要求小球要从

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
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
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
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。
(2)①平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时,钢球的球心
对应纸上的位置。由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动,
所以在确定y轴时需要y轴与铅垂线平行。②由初速度为零的
匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比
竖直方向为自由落体运动。
(2)两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水
平射出,小铁球P做平抛运动,小铁球Q在水平方向做匀速直线
运动,可以看到:P球落地时刚好和Q球相遇。同时改变两小球
滚下的高度,仍能相碰,这说明:初速度相同时,平抛运动在水
平方向的运动规律与匀速直线运动规律相同,即说明平抛运
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
第五章 抛体运动
3.实验:探究平抛运动的特点
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
1.用实验的方法探究物体做平抛运动的特点。
2.根据平抛运动的轨迹分析物体速度和位移随时间变化的
关系。
素养阐释
1.掌握描迹法、频闪照相法等常用的科学探究方法。
2.掌握通过平抛运动的轨迹分析物体速度和位移随时间的


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
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
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。
片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松
开,自由下落,观察到两球同时落地。改
变A球被弹出时的速度,两球仍然同时
落地。这说明

(2)乙同学采用如图乙所示的装置,两弧形轨道M、N完全相
同,两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水
平射出。实验可观察到的现象应是

仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同
答案:(1)A
(2)水平 同一位置 0.05 1 1.25
m/s。
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
得 T=


=
.×-

小球初速度为

v0=
=
s=0.05 s
×.×-
.
m/s=1 m/s
B 位置竖直方向速度为

vy=
=
×.×-
×.
m/s=0.75 m/s
则小球在 B 点的速度为
vB= + =
+ . m/s=1.25 m/s。
为 1∶3∶5∶7∶…可知,由于 A

点不是抛出点,所以

>

。设

钢球通过 AB、BC 所用的时间为 T,竖直方向有 y2-y1=gT2,水平
方向有 x=v0T,联立解得 v0=x


-
二、实验数据处理
【例题2】 (1)在研究平抛物体的运动的实验中,为减小空气
阻力对小球的影响,选择小球时,应选择下列的
的现象,这说明

答案:(1)平抛运动在竖直方向为自由落体运动
(2)P球落地时刚好和Q球相遇 平抛运动在水平方向为匀速
直线运动
解析:(1)在击打金属片时,金属片把A球沿水平方向弹出,做平
抛运动,同时B球被松开,做自由落体运动,两小球同时落地,说
明A球与B球在竖直方向的运动规律相同,即说明平抛运动在
v0/(m·s-1)
t/ms
d/cm
0.741
292.7
21.7
1.034
293.0
30.3
1.318
292.8
38.6
1.584
292.9
46.4
(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= =

实验
器材
平抛运动演示器
如图所示,用小锤击打弹性金属片 C,C 向前推
实验 实
过程 验
动小钢球 A,使其具有水平初速度,使 A 做平抛
运动,同时松开小钢球 B,使 B 从孔中自由落
下。分别改变小球距地面的高度和小锤击打
的力度,多次重复这个实验,记录实验现象
现象一:无论 A 球的水平速度大小如
何,它总是与 B 球同时落地
变化关系的科学思维方法。
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
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
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
(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

(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。
②若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下
述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、
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( B )
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