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(共34张PPT)
第五章
人教版 高中物理必修一
第3节 实验：探究平抛 运动的特点
频闪照相法
02
描轨迹法
01
喷水法
03
总结提升
05
传感器法
04
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，这时的运动叫作抛体运动。
课堂引入
如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动。
平抛运动有什么特点呢？我们可不可以通过实验进行探究呢？
课堂引入
思考：平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。如果我们能把这个复杂的曲线运动分解为两个相对简单的、我们比较熟悉的直线运动，或许就能找到平抛运动的特点。
如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了。
思路：沿竖直方向和水平方向分解。
实验思路
具体有哪些实验方案呢？
方案一：描轨迹法
PART 01
1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。
2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。
3.根据平抛运动的轨迹求其初速度。
实验目的
01
1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。
2.建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具
有y=ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。
3.测出轨迹上某点的坐标x、y，据x=v0t、y= 得初速度
实验原理
02
斜槽、小球、木板、白纸（坐标纸）、图钉、铅垂线、刻度尺、铅笔等。
斜 槽
小 球
白 纸
木 板
铅垂线
铁架台
实验器材
03
1.调整木板竖直（利用重锤线）
2.调节斜槽末端水平
3.安装白纸和复写纸
4.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
5.确定小球的释放点：同一组实验应使小球在同一位置释放
6.描绘运动轨迹：挡板在不同高度时记录小球撞击点（也可以用铅笔记录小球下落过程中的位置），用平滑的曲线连接。
实验步骤
04
取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x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。
在竖直方向由原点（抛出点）开始连续截取四段位移OE、OF、OG、OH分别为h、4h、9h、16h。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的点，并测量四段位移OA、AB、BC、CD的长度。
结论：在误差允许范围内,四段位移近似相等，即AB=BC=CD=DE
数据处理
06
X4
X3
X2
X1
y
h
5h
3h
7h
x
O
在平抛运动的轨迹上，竖直位移为h、3h、5h……，它们对应的四段水平位移相等。
说明：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。
实验规律
07
2.图像法:建立y -x2坐标系,根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线。
1.代数计算法:将各点(如M2点)的坐标(x,y)代入y=ax2求出常数a,看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数。
判断平抛运动的轨迹是否为抛物线的方法
08
记住原点
x
y
x
y
O
x
y
x1
x2
y1
y2
没记住原点
计算平抛运动的初速度
09
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。
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。
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。
确定小球运动的位置时不准确,会导致误差。
量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。
误差分析
10
实验中必须调整斜槽末端的切线水平。
方木板必须处于竖直平面内。
小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。
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。
小球开始滚下的位置高度要适中,一般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。
在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
注意事项
11
方案二：频闪照相法
PART 02
方案三：喷水法
PART 03
o
x
y
水平喷出的细水柱即为平抛运动的轨迹
如图，倒置的饮料瓶内装有水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴。
实验概述
方案四：传感器法
PART 04
用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。设计原理如图所示。(请参考课本P12——拓展学习）
实验原理
01
总结提升
PART 05
课堂小结
【练习1】（2022·北京房山·高二学业考试）跳台滑雪是一种勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。某运动员从跳台A处沿水平方向飞出在斜坡B处着陆，如图所示。不计空气阻力。以地面为参考系，运动员从跳台边缘的A点水平滑出，在空中做（　　）
A．平抛运动 B．自由落体运动
C．匀速直线运动 D．匀加速直线运动
【参考答案】A
课堂练习
【练习2】（2021·广西·钟山中学高一阶段练习）(多选)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A球做平抛运动，B球做自由落体运动。观察照片中A球和B球在任一时刻的高度，以及相同时间间隔内A球在水平方向的位移，可以发现（　　）
A．A球在竖直方向做自由落体运动
B．A在水平方向做匀速直线运动
C．两球落地时间相同
D．B球先落地
【参考答案】ABC
课堂练习
【练习3】（2022·山东菏泽·高一期末）两个同学根据不同的实验装置，“进行了探究平抛运动的特点” 的实验：
【参考答案】在竖直方向上做自由落体运动
课堂练习
（1）甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，使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______。
【练习3】（2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个末端都水平的相同弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与光滑的水平板接触，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在轨道出口处的水平初速度v0______。
（3）现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使它们同时分别从轨道M、N的末端射出，实验可观察到在E处
P球击中Q球，改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，
仍能观察到P球击中Q球的现象，这说明平抛运动的
物体______。
【参考答案】相等 在水平方向上做匀速直线运动
课堂练习
【练习4】（2022·安徽·蒙城第一中学高三阶段练习）图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
（1）关于实验条件的说法，正确的有_____
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末段N端必须水平
C．P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D．P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
【参考答案】BC
课堂练习
【练习4】（2）该实验结果可表明___________
A．两小球落地速度的大小相同
B．P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．P小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D．P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
（3）若用一张印有小方格（小方格的边长为L=10cm，）的纸记录P小球的轨迹，小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g=10m/s2。则P小球平抛的初速度的大小为_____m/s。若以a点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，则抛出点的坐标为_______（结果以cm为单位）。
【参考答案】D 2 （-10，-1.25）
课堂练习
【练习5】（2022·山东·新泰市第一中学高一阶段练习）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线___________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛___________。
【参考答案】
水平
初速度相同
课堂练习
【练习5】（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为拋出点，则此小球作平抛运动的初速度为___________m/s。（g取9.8m/s2）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平拋运动的初速度为___________m/s，B点的竖直分速度为___________m/s。（g取10m/s2）
【参考答案】
1.6 1.5 2
课堂练习
【练习6】某同学用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示。图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均为0.1m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。完成下列填空：（重力加速度g取 ）
0.60
1.60
0.60
课堂练习
【练习6】某同学用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示。图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均为0.1m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。完成下列填空：（重力加速度g取 ）
（2）若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，
在竖直方向做自由落体运动。利用（1）中读取的
数据，求出小球从运动到所用的时间为______s，
小球抛出后的水平速度为______m/s。
0.20
3.0
课堂练习
人教版 高中物理必修一
第3节 探究平抛运动的特点

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