《实验：探究平抛运动的特点》课件

《实验：探究平抛运动的特点》抛体运动抛体运动：对物体以一定的初速度向空中抛出，仅在重力作用下，物体所做的运动。v1gv2g一、平抛运动：沿水平方向抛出的物体，如果物体只受重力作用，这个运动就叫做平抛运动。v0v0g一、平抛运动：沿水平方向抛出的物体，如果物体只受重力作用，这个运动就叫做平抛运动。平抛运动具有哪些特点？二、实验平抛运动的特点：平抛运动的性质、描绘出平抛运动的轨迹。实验目的1.能描出平抛运动的轨迹，知道实验原理、步骤及注意事项。2.会计算平抛运动物体的初速度，能掌握描迹法、对比法等探究实验的常用方法。平抛运动（曲线运动）研究方法化曲为直平抛运动（曲线运动）研究方法化曲为直分运动水平方向（直线运动）竖直方向（直线运动）平抛运动（曲线运动）研究方法化曲为直分运动水平方向（直线运动）竖直方向（直线运动）猜想匀速直线运动平抛运动（曲线运动）研究方法化曲为直分运动水平方向（直线运动）竖直方向（直线运动）猜想匀速直线运动自由落体运动探究平抛运动的性质验证：水平方向：匀速直线运动

竖直方向：自由落体运动对比实验法实验器材斜槽、小球、木板、图钉、重锤线、刻度尺、三角板、铅笔等。实验操作竖直方向水平方向BcA实验操作：竖直方向实验操作：水平方向探究结论水平方向：竖直方向：频闪照相法：每隔一定时间对同一物体进行一次拍照，并将其位置呈现在同一张底片上的技术。时间相同平抛运动轨

迹

抛物线

描迹法、喷水法描迹法“一水平二平行”一个水平，两个互相平行1.斜槽末端水平2.木板与重锤线相互平行斜槽末端水平：

若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平。调整木板，用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板。木板与重锤线相互平行：实验操作与步骤

确定坐标轴:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点O,O即为坐标原点（不是槽口端点）,再利用重锤线在纸上画出，通过O点的竖直线,即y轴，用三角板画出水平方向的x轴;Oy坐标原点（平抛起点）数据处理：初速度的计算数据处理：初速度的计算O球心投影xy

在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。坐标A(X1,Y1)B(X2,Y2)C(X3,Y3)D(X4,Y4)E(X5,Y5)F(X6,Y6)数据处理：初速度的计算

在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。坐标A(X1,Y1)B(X2,Y2)C(X3,Y3)D(X4,Y4)E(X5,Y5)F(X6,Y6)数据处理：初速度的计算

在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。坐标A(X1,Y1)B(X2,Y2)C(X3,Y3)D(X4,Y4)E(X5,Y5)F(X6,Y6)初速度v1v2v3v4v5v6v0均值(g值已知)数据处理：验证抛物线

123456(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)(X6,Y6)误差来源1.安装斜槽时，其末端切线不水平，造成小球并非做平抛运动，测量数据不准确。2.建立直角坐标系时，误以斜槽末端端口位置为坐标原点（实际上，应以末端端口上的小球球心，在木板上的投影点为坐标原点）。3.量取轨迹上各点坐标时不准确等等。喷水法A管口上端在液面下方练习1对于抛体运动的认识，下列说法错误的是（

）A.所有的抛体运动都是匀变速运动B.因为平抛运动只受重力，所以它是匀加速运动C.因为平抛运动瞬时速度方向时刻都在变化，所以它是变加速运动D.因为平抛运动的加速度为重力加速度，所以它的速度变化量方向竖直向下v0g匀变速曲线运动△v=g△t练习1对于抛体运动的认识，下列说法错误的是（

）A.所有的抛体运动都是匀变速运动B.因为平抛运动只受重力，所以它是匀加速运动C.因为平抛运动瞬时速度方向时刻都在变化，所以它是变加速运动D.因为平抛运动的加速度为重力加速度，所以它的速度变化量方向竖直向下练习1对于抛体运动的认识，下列说法错误的是（C）A.所有的抛体运动都是匀变速运动B.因为平抛运动只受重力，所以它是匀加速运动C.因为平抛运动瞬时速度方向时刻都在变化，所以它是变加速运动D.因为平抛运动的加速度为重力加速度，所以它的速度变化量方向竖直向下练习2在研究“平抛运动”实验中，(1)图1是横档条，卡住平抛小球，小球会在纸上打下点迹（坐标纸后有复写纸），则坐标原点应选小球在斜槽末端时的_______．A．球心B．球的上端C．球的下端（2）在此实验中，下列说法错误的是___A．斜槽轨道必须光滑

B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重垂线确定练习2在研究“平抛运动”实验中，(1)图1是横档条，卡住平抛小球，小球会在纸上打下点迹（坐标纸后有复写纸），则坐标原点应选小球在斜槽末端时的___C____．A．球心B．球的上端C．球的下端（2）在此实验中，下列说法错误的是_AC__A．斜槽轨道必须光滑

B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重垂线确定（3）图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是____．A．释放小球时初速度不为零

B．释放小球的初始位置不同

C．斜槽末端切线不水平（3）图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是__C__．A．释放小球时初速度不为零

B．释放小球的初始位置不同

C．斜槽末端切线不水平（4）图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是_______．（4）图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是___B____．练习3在实验操作前应该对实验进行适当的分析．研究平抛运动的实验装置示意如图．小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从跑出点到落点的水平位移依次是x1，x2，x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是（

）A．x2-x1=x3-x2

B．x2-x1>x3-x2C．x2-x1<x3-x2D．不确定练习3在实验操作前应该对实验进行适当的分析．研究平抛运动的实验装置示意如图．小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从跑出点到落点的水平位移依次是x1，x2，x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是（

）A．x2-x1=x3-x2

B．x2-x1>x3-x2C．x2-x1<x3-x2D．不确定练习4如图所示的平抛运动轨迹上，若遗漏了平抛轨迹的起始点，可按下述方法处理数据：在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和CD的竖直间距分别为y1和y2，当地重力加速度为g，下列说法正确的是（

）A．根据以上信息无法确定小球平抛的起始点B．小球平抛的初速度大小为C．D．三点间水平位移相等，则时间相等，设为T，则由水平方向：竖直方向：解得:x=v0t练习4如图所示的平抛运动轨迹上，若遗漏了平抛轨迹的起始点，可按下述方法处理数据：在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和CD的竖直间距分别为y1和y2，当地重力加速度为g，下列说法正确的是（

BC

）A．根据以上信息无法确定小球平抛的起始点B．小球平抛的初速度大小为C．D．练习5三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。用小锤击打弹性金属片，金属片把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。改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明______；练习5三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。用小锤击打弹性金属片，金属片把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。改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明__平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动____；（2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度，同时分别从轨道M、N的末端射出。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，仍能观察到相同的现象，这说明______；（2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度，同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是_P球击中Q球_____。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动__；（3）丙同学采用频闪照相法拍摄到图三“小球做平抛运动”的照片，图中每个小方格的边长为2.5cm，分析可知，最上方的影像————（填“是”或“不是”）平抛运动的起点。（3）丙同学采用频闪照相法拍摄到图三“小球做平抛运动”的照片，图中每个小方格的边长为2.5cm，分析可知，最上方的影像—不是———（填“是”或“不是”）平抛运动的起点。练习6某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。（g取10m/s2）①小球平抛运动的初速度为____m/s。②小球运动到b点时，在y方向的分速度为___m/s。③抛出点坐标x=___cm，y=___cm。坐标原点不是平抛运动的初始点：两个方向、一个点练习6某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。（g取10m/s2）①小球平抛运动的初速度为__

2__m/s。②小球运动到b点时，在y方向的分速度为_

1.5__m/s。③抛出点坐标x=

-10

__cm，y=_-1.25__cm。某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A是一块水平木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图中P0P0′、P1P1′……），槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在平面硬板B上。实验时依次将B板竖直插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨道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。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，O点为硬板B插入P0P0′时，小球打下的痕迹点。以O为原点，水平和竖直方向为x、y轴方向，建立坐标系，如图乙所示。练习7某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A是一块水平木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图中P0P0′、P1P1′……），槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在平面硬板B上。实验时依次将B板竖直插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨道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。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，O点为硬板B插入P0P0′时，小球打下的痕迹点。以O为原点，水平和竖直方向为x、y轴方向，建立坐标系，如图乙所示。练习7(1)实验前应对斜轨道反复调节，直到______，每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放，是为了保证小球每次做平抛运动的______相同；(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了______；(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹______。(1)实验前应对斜轨道反复调节，直到_斜轨道末端切线水平_____，每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放，是为了保证小球每次做平抛运动的____相同；(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了_____；(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹______。(1)实验前应对斜轨道反复调节，直到_斜轨道末端切线水平_____，每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放，是为了保证小球每次做平抛运动的__初速度____相同；(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了___；(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹______。(1)实验前应对斜轨道反复调节，直到_斜轨道末端切线水平_____，每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放，是为了保证小球每次做平抛运动的__初速度____相同；(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了_保持记录纸上每两点之间的水平距离相同且记录物体在水平方向的运动_____；(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹______。探究一实验操作情境导引为获得物体做平抛运动的轨迹,你能想到哪些方法?要点提示

利用数码相机或平抛运动演示仪等获得物体做平抛运动的轨迹。知识归纳方案一

描迹法1.按如图所示装置组装器材,小钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小钢球在斜槽上同一位置由静止滚下,小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的,设法用铅笔描出小钢球经过的位置。通过多次实验,在竖直白纸上记录小钢球所经过的多个位置,用平滑曲线连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹。2.实验步骤(1)将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。(2)按照图示安装实验装置,使斜槽末端水平。(3)把水平槽末端上小球球心的位置记录在白纸上。(4)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,落到倾斜挡板N上,钢球挤压复写纸,在白纸上留下印迹。(5)上下调节倾斜挡板N,重复步骤4,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。(6)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。3.注意事项(1)斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,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面内,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释放。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,为保证实验精度,必须保证背板处于竖直平面内,使平抛轨道的平面靠近背板。方案二

利用频闪照相的方法1.实验步骤(1)固定相机,利用相机的连拍功能,使其每隔一定时间拍一张照片。(2)使小球从水平桌面上飞出,在小球后面放置带方格的黑板做背景。(3)利用软件将多张照片合成同一幅照片。2.注意事项(1)确保相机静止不动。(2)背景和小球之间的反差要大。(3)确保拍摄照片清晰。迁移应用例1在探究平抛运动的实验中,描绘出小球平抛运动的轨迹如图甲所示,实验简要步骤如下:甲

A.让小球多次从

释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图甲中a、b、c、d所示。

B.按图乙安装好器材,注意

,记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线。

乙

C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹。(1)完成上述步骤,将答案填在横线上。(2)上述实验步骤的合理顺序是

。

答案

(1)同一位置由静止

斜槽末端切线水平

(2)BAC解析

该实验需让小球重复同一个平抛运动轨迹多次,才能记录出小球的一系列位置,故必须让小球每次从同一位置由静止释放。斜槽末端切线水平,小球才会做平抛运动。变式训练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(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,将钢球放置于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。

答案

(1)BD

(2)球心解析

(1)实验中斜槽轨道没必要光滑,因为本实验是研究平抛运动,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,因此选项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)因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高,故将钢球放置于Q点,钢球的球心对应白纸上的位置为坐标原点(平抛运动的起始点)。探究二实验数据处理和实验误差分析情境导引如果用频闪照相的方法已经描绘出了平抛物体的运动轨迹,但没有记录抛出点,仅记录了竖直方向,能否计算出平抛运动的加速度?要点提示

可以计算出平抛运动的加速度。方法是在轨迹上取相邻的三个点,测量相邻两点间的竖直距离分别为y1和y2,根据y2-y1=aT2,T为频闪周期,可得加速度a。知识归纳一、探究平抛运动中水平和竖直分运动的规律1.利用轨迹法(以频闪照片为例)(1)以小球第一张照片位置中心为坐标原点O,水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立平面直角坐标系。(2)小球其他照片位置中心依次为A、B、C……,过A、B、C……分别向x轴和y轴作垂线,交x轴于xA、xB、xC……,交y轴于yA、yB、yC……,在x轴和y轴上分别测量OxA、xAxB、xBxC……和OyA、yAyB、yByC……之间的距离。(3)在误差允许范围内,若OxA=xAxB=xBxC……,则说明平抛运动水平分运动为匀速直线运动。(4)在误差允许范围内,若yBC-yAB=yAB-yOA=……,根据yBC-yAB=yAB-yOA=aT2,T为频闪周期,可得加速度a,若a=g(g为重力加速度),则表明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。