【高中物理】实验：研究平抛运动的特点 2023-2024学年高一下物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、5.35.3 实验：探究平抛运动的特点实验：探究平抛运动的特点 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平抛运动。如何用实验来研究平抛运如何用实验来研究平抛运 动在这两个方向上动在这两个方向上运动的特点？运动的特点？思思考考：平平抛抛运运动动的的轨轨迹迹是是曲曲线线，比比较较复复杂杂。如如果果我我们们能能把把这这个个复复杂杂的的曲曲线线运运动动分分解解为为两两个个相相对对简简单单的的、我我们们比比较较熟熟悉悉的的直直线线运运动动，或或许许就就能能找找到到平平抛抛运运动动的的特特点。点。思路：思路：

2、沿竖直方向和水平方向分解。沿竖直方向和水平方向分解。根据根据对平抛物体的受力分析，你对物体在对平抛物体的受力分析，你对物体在水平方向水平方向和和竖直竖直方向方向的运动规律有怎样的猜想？的运动规律有怎样的猜想？方案一：描轨迹法方案一：描轨迹法实验原理实验原理1.1.利用利用追踪法追踪法逐点描出小球运动的轨迹。逐点描出小球运动的轨迹。2.2.建立建立坐标系坐标系，探究轨迹上各点的，探究轨迹上各点的y y坐标与坐标与x x坐标坐标间的关系，寻找函数关系。间的关系，寻找函数关系。斜槽、小球、木板、白纸（坐标纸）、图斜槽、小球、木板、白纸（坐标纸）、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。钉、铅垂线、刻度尺、铅笔

3、等。实验器材实验器材1.1.调整木板竖直（利用重锤线）调整木板竖直（利用重锤线）2.2.调节斜槽末端水平调节斜槽末端水平3.3.安装白纸和复写纸安装白纸和复写纸4.4.确定坐标轴：小球在斜槽末端时，小球球心在白纸上确定坐标轴：小球在斜槽末端时，小球球心在白纸上的投影为原点的投影为原点5.5.确定小球的释放点：同一组实验应使小球在确定小球的释放点：同一组实验应使小球在同一位置同一位置释放释放6.6.描绘运动轨迹：挡板在描绘运动轨迹：挡板在不同高度不同高度时记录小球撞击点时记录小球撞击点（也可以用铅笔记录小球下落过程中的位置）（也可以用铅笔记录小球下落过程中的位置），用平滑，用平滑的曲线连接。的曲

4、线连接。取下白纸，以取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的点为原点画出竖直向下的y轴和轴和水平向右的水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。即得小球做平抛运动的轨迹。在竖直方向由原点（抛出点）在竖直方向由原点（抛出点）开始连续截取四段位移开始连续截取四段位移OEOE、OFOF、OGOG、OHOH分别为分别为h h、4h4h、9h9h、16h16h。在轨迹曲线上找到相对应的位在轨迹曲线上找到相对应的位置，并在水平方向上标出对应置，并在水平方向上标出对应的点，并测量四段位移的点，并测量四段位移OAOA、ABAB、BCBC、CDCD的长

5、度。的长度。X4X3X2X1yh5h3h7hxO说明说明：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。方向的自由落体运动。1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平。2.方木板必须处于竖直平面内。3.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。4.坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。注意事项注意事项1.安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动。2.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确。3.小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。4.确定小球运动的位置时不

6、准确,会导致误差。5.量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。误差分析误差分析方案二：频闪照相法方案二：频闪照相法频闪照相的方法记录的做平抛运动的小频闪照相的方法记录的做平抛运动的小 球每隔相等的时间球每隔相等的时间的位置。以左边第一个小球的中心的位置。以左边第一个小球的中心 为原点，沿水平向右和为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系，竖直向下的方向建立直角坐标系，将各球中心点的横坐标将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表和纵坐标记录在自己设计的表 格中。格中。探究平抛运动的特点，还可以采用喷水探究平抛运动的特点，还可以采用喷水法、传感器法等，通过轨迹来研究，其实我法、传感器

7、法等，通过轨迹来研究，其实我们还可以单独探究平抛运动的们还可以单独探究平抛运动的水平分运动水平分运动，或者或者竖直分运动竖直分运动的特点：的特点：探究探究平抛运动竖直分运动的特点平抛运动竖直分运动的特点 在如图在如图 5.3-2 所示的实验中，用小锤击打弹性金属所示的实验中，用小锤击打弹性金属 片后，片后，A 球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时 B 球被球被 释放，自由下落，释放，自由下落，做自由落体运动。做自由落体运动。A、B 两球同时开始两球同时开始 运动。观察两球的运动运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。轨迹，比较它们落地时间的先后。分别改

8、变小球距地面的高度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，记录实验现象有什么和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象有什么变化。变化。从这个实验看，平抛运动在从这个实验看，平抛运动在竖直方向的分运动竖直方向的分运动 是什么运是什么运动？动？两个小球总是同时着地，竖直方向运动情况相两个小球总是同时着地，竖直方向运动情况相同。所以平抛运动在竖直方向的分运动是同。所以平抛运动在竖直方向的分运动是自由自由落体运动。落体运动。探究探究平抛运动水平方向分运动的平抛运动水平方向分运动的 特点特点 如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利 用用前面探究得

9、出的平抛运动竖直分运动的前面探究得出的平抛运动竖直分运动的 特点，特点，就可以分析得出平抛运动在就可以分析得出平抛运动在水平方水平方 向分运动向分运动的的特点。特点。平抛运动在水平方向的分运动是匀平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动速直线运动。我们看到，同一高度开始运动的两个小球总能我们看到，同一高度开始运动的两个小球总能相撞，说明相同时间内水平方向的位移是相等相撞，说明相同时间内水平方向的位移是相等的。的。例题：例题：(多选多选)在研究平抛运动的实验中，某小组所用的实验在研究平抛运动的实验中，某小组所用的实验装置和采集到的频闪照片如图所示，其中装置和采集到的频闪照片如图所示，其中A球做平

10、抛运动，球做平抛运动，B球做自由落体运动。观察照片中球做自由落体运动。观察照片中A球和球和B球在任一时刻的高球在任一时刻的高度，以及相同时间间隔内度，以及相同时间间隔内A球在水平方向的位移，可以发现球在水平方向的位移，可以发现下列说法不正确的是（）下列说法不正确的是（）AA球在竖直方向做自由落体运动球在竖直方向做自由落体运动BA在水平方向做匀速直线运动在水平方向做匀速直线运动C两球落地时间相同两球落地时间相同DB球先落地球先落地B例题：如图所示，在研究物体做平抛运动时，让小球A沿曲面轨道滚下，离开轨道末端时（末端水平，小球A离开轨道时和小球B在同一高度），撞开接触式开关S（开关对小球的作用力可忽略不计），被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。多次改变整个装置的高度H重复上述实验，发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后（）A.水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动 C