2024版新教材高中物理第五章抛体运动3.实验：探究平抛运动的特点课件新人教版必修第二册

3．实验：探究平抛运动的特点素养·目标要求1．知道什么样的运动是抛体运动．2．知道平抛运动的特点，会用运动分解的方法分析两个分运动．设计实验探究平抛运动两个分运动的特点，会描绘平抛运动的轨迹．导学·掌握必备知识共研·突破关键能力精炼·落实学科素养导学·掌握必备知识一、抛体运动和平抛运动1．抛体运动：以一定的速度（有一定的初速度）将物体抛出，在空气阻力可以忽略（重力远大于空气阻力）的情况下，物体________的作用，这时的运动叫作抛体运动．

理想模型2．平抛运动(1)概念：如果初速度是沿________的，这样的抛体运动叫作平抛运动．(2)条件：物体具有________的初速度且运动过程中只受重力的作用．加速度恒定，a＝g，与初速度方向垂直

只受重力水平方向水平方向二、探究平抛运动的特点1．实验思路平抛运动是曲线运动，我们可以尝试将它分解为________方向的分运动和________方向的分运动．只要知道这两个方向的运动特点，平抛运动的特点就清楚了．将复杂的曲线运动转化为简单的直线运动水平竖直2．进行实验方案一：频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如右栏图甲所示)；(2)选频闪照片中的第一个小球球心为原点建立平面直角坐标系，测量出每个小球(或每3个取1个球)的球心相对应的x轴坐标和y轴坐标(如右栏图乙所示)．(3)根据频闪照相的特点，若频闪周期为T，每相邻两球的时间间隔相等，都是T，则图中OA、AB、BC的时间间隔就是3T.将所测的数据填入表格，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点．

OABCx轴坐标0x1x2x3y轴坐标0y1y2y3方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律第1步：探究平抛运动竖直分运动的特点(1)如图所示的实验装置，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做________，同时B球被释放，自由下落，做________运动，比较两球落地时间的先后．(2)分别改变小球距地面的________和小锤击打的力度，从而改变小球下落________和A球平抛的初速度，比较两球落地时间的先后．(3)结论：两球总是________落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是____________．第2步：探究平抛运动水平分运动的特点平抛运动自由落体高度时间同时自由落体运动[实验步骤](1)如图，钢球在斜槽M中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动(实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)．(2)钢球飞出后，落到挡板N上，在白纸上记录钢球此时的________．(3)上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上________钢球所经过的多个位置．(4)用平滑的曲线把这些________连接起来，得到钢球做平抛运动的________．位置记录印迹轨迹[数据处理与分析](1)如图所示，选取纵坐标分别为h，4h，9h的三个点A、B、C.(2)在平抛运动的轨迹上找出水平分运动在相邻相等的________里所到达的位置，就找出了水平分运动在相邻相等时间间隔内的________．(3)相等时间内水平方向的________在实验误差允许的范围内________，进而确定水平分运动是匀速直线运动．时间间隔位移位移相等

抛体运动分类(如下图所示)(1)初速度竖直向上的是竖直上抛运动．(2)初速度竖直向下的是竖直下抛运动．(3)初速度水平的是平抛运动．(4)初速度斜向上的是斜上抛运动．(5)初速度斜向下的是斜下抛运动．(1)用小锤水平击打弹性金属片的中央位置，确保A球能够沿水平方向飞出．(2)选择体积小、密度大的两个小球．(3)A、B两球运动前高度相同，且落到同一水平面上．(1)斜槽调整实验中必须调整斜槽末端的切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若没有明显的运动倾向，斜槽末端的切线就水平了．(2)平板固定平板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查平板是否竖直．(3)小球释放①小球每次必须从斜槽上同一位置自由滚下．②小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由白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，应是小球出槽口时小球球心在平板上的投影点．共研·突破关键能力目标一教材原型实验例

1[2023·北京海淀区高一下联考]某同学为了探究平抛运动的特点，进行了如下实验．步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点(1)在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球自由下落，做自由落体运动．重复实验数次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，A、B两球总是同时落地，该实验表明________．A．平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动B．平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动D．平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动C解析：(1)A、B两球总是同时落地，表明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动，C正确．步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点(2)如图乙所示，在探究平抛运动水平分运动的特点时，除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉之外，下列器材中还需要的有________(多选)．A．铅垂线

B．秒表C．弹簧测力计D．天平E．白纸和复写纸AE解析：(2)需要铅垂线，确保木板在竖直平面内，也可方便确定坐标轴，还需要白纸和复写纸记录小球平抛过程的位置，便于作出小球的运动轨迹，A、E正确．(3)实验中，下列说法正确的是________(多选)．A．斜槽轨道必须光滑B．斜槽轨道末端要保持水平C．挡板的高度需要等间距变化D．每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球E．要使描绘出的轨迹更好地反映真实运动，记录点应适当多一些BDE解析：(3)斜槽轨道不必光滑，只要小球每次从同一位置由静止释放即可，A错误，D正确；斜槽轨道末端要保持水平，以确保小球水平抛出，B正确；挡板的高度不需要等间距变化，C错误；要使描绘出的轨迹更好地反映真实运动，记录点应适当多一些，E正确．(4)用平滑的曲线把小球在白纸上留下的印迹连接起来，得到小球做平抛运动的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点选________．A．斜槽末端端点B．小球在斜槽末端时的球心在白纸上的投影点C．小球在斜槽末端时的球的上端在白纸上的投影点D．小球在斜槽末端时的球的下端在白纸上的投影点B解析：(4)直角坐标系，坐标原点应选小球在斜槽末端时的球心在白纸上的投影点，B正确．(5)根据步骤1所得结论，在轨迹上选取竖直位移之比为1∶4∶9∶16∶…的点，各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，即可确定平抛运动水平方向分运动的特点．当轨迹上相邻各点竖直位移之比为1∶4∶9∶16∶…时，为什么它们之间的时间间隔是相等的．请写出依据：_________________________________

例2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________(多选)．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BD解析：(1)实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验研究的是平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，也就是从斜槽上相同的位置由静止释放即可，选项A错误，选项B、D正确；挡板高度可以不等间距变化，选项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．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“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轴与重垂线平行．球心需要解析：(2)因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，所以将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y轴时需要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________(多选)．A．从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AB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，因为铅笔笔尖与笔尾受力不同，铅笔将不能保持始终垂直于竖直的白纸板运动，会发生倾斜，所以不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹．故选A、B.目标二探索创新实验【典例】例3频闪照相是研究变速运动常用的实验手段．在暗室中，频闪仪的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．某物理小组利用图甲所示的装置探究平抛运动的特点．他们分别在该装置正上方和右侧正前方安装了频闪仪A、B并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点．根据实验分析下列问题．(1)图乙中，频闪仪B所拍摄的频闪照片为_______[选填“(a)”或“(b)”].(2)图乙中频闪照片(b)可以说明__________________________________．(a)小球在水平方向上的分运动为匀速直线运动解析：(1)频闪仪B记录的是小球竖直方向的运动情况，而小球在竖直方向做自由落体运动，所以频闪仪B所拍摄的频闪照片为(a)．(2)根据上面的分析可知，频闪照片(b)是频闪仪A所拍摄的，照片中每个频闪时间间隔内小球的位移大小相同，可以说明小球在水平方向上的分运动为匀速直线运动．例4[2023·沈阳高一检测]某同学设计了一个研究平抛运动的实验．实验装置如图甲所示，A是一块水平放置的木板，在其上等间隔地凿出一组平行的插槽(图甲中P0P′0、P1P′1……)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的方格纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在方格纸上打下的若干痕迹点，如图乙．(1)实验中每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，是为了_______________________．(2)每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了________________________．(3)设小方格的边长为L，小球在实验中记录的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的计算式v0＝________(用L、g表示)．使每次水平抛出的初速度相同等效替代小球平抛的水平距离d

精炼·落实学科素养1．如图，用小锤轻击弹性金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动．(1)(多选)用不同的力打击弹性金属片，可以观察到(

)A．A球运动路线不同，B球的运动路线相同B．A、B两球运动路线相同C．A、B两球同时落地D．力越大，A、B两球落地时间间隔越大答案：AC解析：(1)打击力度不同，A球平抛初速度不同，运动路线不同，但B球始终做自由落体运动，所以B球路线相同，A正确，B错误；因为A、B两球竖直方向均为自由落体运动，所以运动时间相同，C正确，D错误．(2)改变此装置距地面的高度，重复上述实验，仍然可以看到相同的实验现象，根据此现象分析可知(

)A．小球A在水平方向做匀速运动B．小球A在水平方向做匀加速运动C．小球B在竖直方向做匀加速运动D．小球A与B在竖直方向运动规律相同答案：D解析：(2)改变高度，仍看到相同现象，说明小球A与B在竖直方向运动规律相同，选项D正确．2．(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉，下列器材中还需要的是________(多选)．A．游标卡尺B．秒表C．弹簧测力计

D．天平E．坐标纸

F．重垂线EF解析：(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉，还需要重垂线，确保木板竖直放置；另外还需坐标纸，用于记录小球的位置，故E、F正确，A、B、C、D错误．(2)实验中，下列说法正确的是________(多选)．A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B．要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些C．斜槽轨道末端可以不水平D．斜槽轨道必须光滑E．为了比较准确地找出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来．AB解析：让小球总是从同一位置自由释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，然后将这几个点平滑连接起来，误差较大的点应舍去，而不是把所有的点连接起来，故A正确，E错误；要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些，故B正确；为了能画出小球平抛运动的轨迹，要保证小球做的是平抛运动，斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，故C、D错误．(3)甲、乙、丙、丁四位同学在做这个实验时，建立的坐标系分别如图A、B、C、D所示，这四位同学中坐标原点选择正确的是________(填图序号)．C解析：(3)建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时球心在竖直面上的投影作为坐标原点，故C正确，A、B、D错误．3．[2023·潍坊高一检测](多选)如图所示，将题中木板竖起，钢球撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并在白纸上留下痕迹A，重复实验，将木板依次后退相同的水平距离x，钢球撞到木板上留下痕迹B、C，测量A、B、C点到O点的距离分别为y1、y2、y3.其中O点与钢球抛出时圆心位置等高，重力加速度为g.

答案：BD

4．在“研究平抛运动”的实验中，采用图甲所示的实验装置，其简图如图乙所示．水平抛出的小球落入接球槽中，通过复写纸在白纸上留下点迹．(1)下列说法正确的是________(多选)．A．小球运动时可以与竖直板相接触B．固定斜槽时，必须保证斜槽末端切线水平C.在研究一条运动轨迹时，小球每次都要从同一位置由静止释放D．为了准确地描出小球运动的轨迹，必须把所有的点连接起来(2)实验中小球碰到接球槽会在复写纸下面的白纸上留下相近的两个点(如图丙所示)，应该取________(选填“