2019-2020学年新教材高中物理 第五章 抛体运动 第3节 实验：探究平抛运动的特点学案 新人教版必修第二册

第3节实验：探索平抛运动的特点一、实验目的1.用实验方法画出了平抛运动的轨迹。确定平抛运动的轨迹是否为抛物线。按照平抛运动的轨迹寻找初始速度。二、实验性思维如果物体以一定的速度抛出，在空气阻力可能被忽略的情况下，物体只受到重力的作用，则该运动称为发射体运动。如果初始速度是水平方向，那么这种发射体运动就称为平抛运动。平抛运动的轨迹是比直线运动复杂的曲线。我们可以根据将复杂的曲线运动分成两个相对简单的直线运动的想法，分别研究垂直方向和水平方向的物体的运动特性。平抛动作可以看作是垂直方向的分割动作和水平方向的分割动作的联合动作。如果这两个分割动作研究得很好，平抛运动的规律当然是明确的。三、实验方案案例1为了研究平面投掷运动的特点，我们必须找到记录移动物体位置随时间变化的信息的方法。例如，以频闪的方式在多个瞬间记录物体的位置。当然，也可以用其他方法记录信息和进行研究。为了平抛运动，用频闪记录的小球的每个间距相等的时间的位置图。以左边第一个球的中心作为原点，在水平向右和垂直向下方向创建直角坐标系，将每个球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表中。案例2第一步：探索平抛运动的垂直分割动作特性在图a所示的实验中，用小锤子击打弹性金属片后，a球被水平扔出，进行了平抛运动。同时，b球松开，进行自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较落地时间的过去。分别改变地面上球的高度和锤的强度，重复多次这个实验，记录实验现象。第二步：探讨平抛运动的特点。在图b所示的设备上，斜顶m端水平。球在升降机上从一定高度滚动，从末端飞出去，然后进行平抛动作。装置有水平放置的上下调节倾斜挡板n，球飞过后落在挡板上。实验前，将白纸和一张复写纸固定在设备的底板上。球落在倾斜的挡板上后，挤压复写纸，在白纸上留下印记。俯仰调整挡板n通过多项实验，在白纸上记录球经过的不同位置。最后，将这些压印连接成平滑的曲线步骤1导出的平抛运动试图根据时间将速度除以垂直方向以确定“相等间隔”。再次观察同一时间内水平分割行为的位移，确定水平分割行为的规律。四、数据处理根据记录数据和相邻球之间的时间间隔相同的特点，分析了球在水平方向移动的特性，然后根据此方法分析了球移动的特性。五、错误分析1.安装斜顶时，末端的切线不是水平的，因此球离开斜顶后不进行平抛动作。2.设定座标系时，座标原点的位置确定不正确，导致轨迹上每个点的座标不正确。3.每次球自由滚动时，起始位置都不完全相同，因此轨迹出错。4.确定球运动的位置时，如果不准确，可能会产生误差。5.测量轨迹上的点的坐标时，可能会因为不准确而产生误差。六、注意事项1.安装套装：在实验中，调整套装末端切线水平，将球放在插槽末端水平位置，如果球能停留在平坦轨道上的任何位置，则套装末端切线水平。2.固定方木板：木板要在垂直面上，固定时要用垂直线检查垂直线是否垂直。3.球发射(1)球每次都要从斜顶的相同位置滚落下来。(2)球开始滚动下落的位置高度合适，最好使折叠运动的轨迹从所坐纸张的左上角到达右下角。4.座标原点：座标原点不是槽口的端点，而是小圆球槽口时，向心在木板上的投影点。5.计算初始速度：通过选择远离轨迹上坐标原点o的点来计算初始速度。七、其他方案喷水方法：如图所示，倒置的饮料瓶里装有水，瓶盖上插着两个开着的管子，其中一个水平弯曲，水平末端贴着一个更细的钢管作为喷嘴。水从喷嘴射出，在空中形成弯曲的细水流，显示出平抛运动的轨迹，在装置的一侧垂直放置玻璃板，将平抛运动的轨迹画在玻璃板上。实验原理和操作(1)平面投掷物体的运动规律可以概括为两点：在水平方向上进行一定的直线运动；垂直方向做下落运动。为了研究平面投掷物体的运动，可以进行以下实验。如图1所示，用小锤子击打弹性金属板，a球水平飞行，b球松开，自由落体动作，两个球同时落地。下面的说明是正确的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填充选项前面的字母)。a.上述方法中，只能说明第一条b.只能说明上述法律的第条。c.上述规则都不能解释。d.以上两个法则可以同时解释。(2)“探讨平抛运动的特点”实验的装置见图2。正确的说明为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _。a.斜顶出器必须平滑，末端切线必须水平调整b.每个释放小球藻必须在斜顶出器相同的位置静态释放c.将球体的位置记录在坐标纸上后，移除接触纸，用直线将所有点连接到折线d.球不能接触垂直面上的贴纸分析 (1)如果用戈德默击打弹性金属碎片，可以看到，a球水平飞，b球松开，进行自由落体运动，两球同时落地，a球在垂直方向自由落体，以同样的方式运动。也就是说b是对的，a，c，d是错的。(2)a错误，因为插槽末端需要相切级别以确保插槽的初始速度水平，插槽导轨不需要平滑。为了使每个平抛运动的初始速度相同，每当球在槽中的相同位置从静止状态释放时，b都是正确的。c错误，因为您在坐标纸上记录了球的位置，然后取出了安装纸并以平滑的曲线连接。球不应与垂直面的安装纸接触，摩擦不会改变球的运动轨迹，因此d是正确的。回答 (1)b (2)bd实验数据处理及误差分析如图1所示，在“探究平抛运动的特性”实验中，升程是否影响实验结果_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填充)或“无”平抛物体的运动规律可以概括为两种。水平方向等速运动，垂直方向下落运动。为了研究平抛物体的运动，可以进行以下实验。如图2所示，用小锤子击打弹性金属板，a球水平飞行，b球松开，自由下落动作。观察到两个小球下落时间_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _为了使分析槽的初始速度相同，每次在斜顶等位置静静地解开小球藻时，升降机是否平滑并不影响实验结果。打金属片的时候，两球同时进行平抛和落运动。结果a，b两个球同时落地，在球a的垂直方向进行自由落体动作。回答不一样实验扩展创新(2019福建永春时期)如图所示，同一垂直面上有两个相同的轨道，a、b两个相同的球在出口处的同一高度同时从静止状态发射。也就是说，假设球在坡度和水平轨道之间的连接没有能量损失，所有接触都是平滑的。离开跑道后，a球进行平抛运动，b球以一定的速度进行直线运动。(1)a，b两个球是否在a球的第一个落地点相接。填写a:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _(“是”或“否”)。(2)如果多次观察相同的现象，可以得出结论：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。a.a球投掷时水平方向分割的运动是匀速直线运动b.a球投掷时，垂直方向分割运动是自由落体运动分析 (1)a，b两个球在同一高度同时停止，到达斜顶底部的速度相同。因为平抛动作在水平方向上进行一定的直线运动，所以在相同的时间内水平位移相同，两个球在水平地面的某个地方会相遇。(2)如果观察了多次相同的现象，并且a球进行平飞运动，b球进行一定的直线运动，那么就知道平抛运动在水平方向上进行一定的直线运动，所以选择a。答案 (1)为(2)a1.(在“探究平抛动作的特性”实验中，除了木板、球、溜槽、铅笔、图钉、坐椅之外，以下器具还需要什么。)a.秒表b .平衡c.垂直线d .弹簧测力计解释：c .在进行“探索平抛运动特性”实验时，除了木板、球、套装、铅笔、图钉外，还需要垂直线，以便球抛后在垂直面内运动。在这个实验中，我们不需要测量力、时间和质量，因此不需要弹簧秤、秒表和天平。c正确，a、b和d无效。2.(2019浙江一月学考试)用小锤打弹性金属片后，小球进行平抛运动，另一个小球进行自由落体运动。双颊的频闪照片显示，顶球和底球位置之间的实际垂直距离为1米，照片反映了实际情况。()a.自由落体球相邻位置之间的位移相同b.平抛运动球相邻位置之间的位移相同c.自由落体球相邻位置之间的距离必须大于0.1 md.平抛球相邻位置之间的水平距离必须大于0.1 m分析：d .如果选择球作为自由落体运动，在相同时间内位移会增加，因此a错误；平抛运动球在垂直方向相同的时间内增加位移会导致b错误，因为相邻位置之间的位移不相等。对于1 m 10等分，为0.1 m，但如果在与自由下落相同的时间内位移增加，则c误差，因为刚刚下落的距离小于0.1m；如图所示，如果水平长度大于垂直高度，水平方向是均匀的直线移动，则距离将平分，大于0.1 m，因此d是正确的。3.为了了解影响平稳投掷运动水平射程的因素，一名学生通过改变投掷点的高度和初始速度的方法进行了6次实验。实验数据如下表所示。序号扔点的高度/m水平初始速度/(ms-1)水平范围/m10.2020.4020.2030.6030.4520.6040.4541.250.8020.860.8062.4以下导航程序符合控制变量方法()a.浏览水平范围和高度之间的关系时可用表中序列号为1、3和5的实验数据b.浏览水平范围和高度之间的关系时，可用表中序列号为2、4和6的实验数据c.浏览水平范围和初始速度之间的关系时，可以使用序列号为1、3和5的表中的实验数据d.浏览水平范围和初始速度之间的关系时，可用表中序号2、4和6的实验数据分析：选择a。探讨水平范围和高度之间的关系时，要确保物体平抛运动的初始速度不变，下落高度不变，选项a正确，b错误；探索水平范围和初始速度之间的关系时，应确保平抛运动的下落高度保持不变，初始速度发生变化，选择数据可以是1，2的实验数据，也可以是3，4的实验数据，或者5，6的实验数据，选项c，d的失误等。4.(2019广西桂林期末)小明推测，做投掷运动的小球垂直下落运动，为了验证推测，用图中所示的装置进行了实验。小锤撞在弹性金属片上，a球水平扔出，b球松开，自由落体。(1)他可以观察_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)本实验填写_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(“能量”或“不能”)分析：(1)根据设备图，两个球在同一高度同时移动，a是平飞，b是自由落体运动，因此将同时落地，两个球同时落地，因此a，b在垂直方向上显示了相同的规律；所以他可以观察a，b两个球是否同时落地，并多次改变装置的高度，以验证他的猜测是否正确。(2)这项实验无法确定是否在水平方向以恒定速度运动。答案：(1)a，b两个球是否同时落地(2)不行5.在“探究平抛运动的特点”实验中：(1)关于本实验的考虑，以下说法是正确的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。a.球可以在斜顶的不同位置每次释放到静止状态b.滑道是柔软的c.设置坐标系时，必须使用竖直线确定y轴d.要使显示的轨迹更好地反映实际运动，必须有更多记录的点(2)现在，让他从升降机滚下多次，在纸上依次记录球的位置，一个学生就能看到上面图中所示的那个实验装置的问题。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析：(1)a，b错误，因为球每次在斜顶的相同位置停止时，斜顶轨道不一定要平滑，从而使每个平抛运动的初始速度相同。设置坐标系时，应用重垂直线以确定y轴，因此c是正确的。d必须准确，因为显示的轨迹必须有更多的记录点才能更好地反映实际运动。(2)从图表中可以看出，小球做倾斜抛球动作，实验装置的斜顶末端不保持水平。答案：(1)cd (2)斜顶末端不保持水平6.在“探究平抛运动的特点”实验中：(1)其中，图a是横杠贴在弹球上、用铅笔标记球的最高点、确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点是插槽末端的球的a.向心b.球的顶部c.球的底部(2)在本实验中，以下操作不需要的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。a.滑道是柔软的b.必须有更多记录的点c.用平滑曲线连接记录点d.轴的方向是相对于竖直线确定的(3)图乙是利用投甲装置将球拍平的频闪照片，可以判定实验操作有误的照片是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。a.小球藻释放的初始速度不是0b.小球藻的初始位置不同c