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(共57张PPT)
第五章　抛体运动
3.实验：探究平抛运动的特点
目标导航：1.知道抛体运动和平抛运动，知道用运动分解的方法研究平抛运动.（物 理观念） 2.知道平抛运动的条件及相应控制方法，会用获得位置的方法确定多个 点，并会描绘平抛运动的轨迹.（科学探究） 3.会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运 动水平和竖直分运动的特点.（科学探究） 4.通过探究平抛运动特点的实验，了解科 学探究中获取及处理数据的方法.（科学探究）
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研习任务一
知识　梳理
1. 抛体运动
（1）定义：以 将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只 受 作用的运动.
（2）条件：
①有一定的初速度；
②只受重力作用.
一定速度　
可忽略　
重力　
2. 平抛运动
（1）定义：初速度沿 方向的抛体运动.
（2）特点：
①初速度沿 方向；
②只受 作用.
水平　
水平　
重力　
（3）平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动.
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研习任务二
知识　梳理
一、实验目的
1. 会用实验的方法研究平抛运动的两个分运动.
2. 学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.
3. 根据平抛运动的轨迹求平抛初速度.
二、实验思路
1. 思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动.
2. 平抛运动的分解方法
（1）平抛运动的特点
物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用.
（2）分解方法
分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动.
三、进行实验
1. 探究平抛运动竖直分运动的特点
（1）如图所示，用小锤敲击弹性金属片，小球A沿水平方向飞出，做平抛运动，同时 小球B被释放，做自由落体运动，通过听落地声音判断并观察两球落地的时间和位置.
（2）分别改变小球距地面的高度和小锤击打力度，从而改变A球的水平初速度，多次 重复这个实验，判断并观察比较两球落地的时间和位置.
（3）归纳结论：处于同一高度的两个小球，同时落地，且A球飞出一段水平距离.无 论A球的初速度多大，总是与B球同时落地，表明平抛运动的竖直分运动是自由落体 运动.
（4）用频闪照相机对实验过程进行拍摄，频闪照片（如图所示）显示A、B两球分别 做平抛运动和自由落体运动的轨迹.
2. 探究平抛运动水平分运动的特点
（1）将白纸和复写纸依次固定在平抛运动实验器上，调节实验器的底板螺母，使其 处于水平状态，如图所示.
（2）将小球放在平抛运动实验器斜槽的某一高度，无初速度释放，小球从斜槽滚下 做平抛运动落至挡板上，撞击挤压复写纸在白纸上留下印迹（一个点）.
（3）多次改变倾斜挡板的位置，重复（2）的操作，在白纸上留下一系列印迹.
（4）在白纸上确定小球做平抛运动的初始位置O，并利用重垂线确定y轴.
（5）取下白纸，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹.
（6）数据处理
用刻度尺量取OB1、B1B2、B2B3、…的长度，在实验误差允许的范围内OB1＝B1B2＝ B2B3＝…，则说明小球水平方向上的运动是匀速直线运动.
研习　经典
[典例1]　（1）在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出平抛物体运动的轨迹和求 出物体做平抛运动的初速度，实验简要步骤如下：
A. 让小球多次从同一位置由静止滚下，记下小球经过白纸的一系列位置
B. 安装好器材，注意调节斜槽末端水平和平板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在 白纸上的投影O点和过O点的竖直线
D. 取下白纸，以O为原点，以竖直方向为y轴，水平方向为x轴，建立平面直角坐标 系，用平滑曲线连接画出小球的平抛运动轨迹
你认为该实验合理的实验步骤顺序应为 （只填写步骤代表字母）.
BADC　
[解析]实验时先安装器材，然后做实验，最后处理数据，所以实验步骤合理顺序是BADC.
（2）该实验中，下列措施能减小实验误差的是 （填字母）.
A. 斜槽轨道末端切线必须水平
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 每次要平衡摩擦力
D. 小球每次应从斜槽不同位置由静止释放
A　
[解析] 安装斜槽时，末端不水平，使得初速度不水平，会增大实验的误差，所以斜槽轨道末端切线必须水平，故A正确；为了保证小球的初速度相等，每次从斜槽的同一位置由静止释放小球，斜槽不需要光滑，即小球与斜槽之间有摩擦，不会增大误差， B、C、D错误.
（3）在该实验中，某同学以抛出点为坐标原点，初速度方向为x轴的正方向，竖直向 下为y轴的正方向，建立一个直角坐标系xOy，如图所示，轨迹上点A的坐标为（14.0 cm，20.0 cm），重力加速度g取10 m/s2，则该小球抛出时的水平初速度大小 为 m/s.
0.7　
实验中的注意事项
（1）实验中必须调整斜槽的末端切线水平；
（2）要以小球在斜槽末端时球心在背板上的投影点为坐标原点；
（3）小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.
[训练1]　在“研究平抛运动”实验中：
（1）①图甲是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的 方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的 .
A. 球心
B. 球的上端
C. 球的下端
B　
②（多选）在此实验中，下列说法正确的是 .
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
BD　
解析：①题干中用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点，所以坐标原 点也应选择小球的上端，选项B正确.②实验过程中，斜槽不一定光滑，只要能 够保证小球从同一位置静止释放，即使斜槽粗糙，小球离开斜槽末端时的速度 也是一样的，选项A错误；记录点适当多一些，能够保证描点更加准确，选项B 正确；连线时不是连接所有的点，偏差比较大的点要舍去，选项C错误；y轴方 向由重垂线确定，选项D正确.
（2）图乙是利用图甲装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作 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
C　
解析：由题图乙可知，小球做斜抛运动，说明斜槽末端没有水平放置，选项C符合题意.
（3）图丙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　
解析：题图丙B中，插入瓶中的直吸管使得该吸管上端处的压强与外界气压相等，则两吸管上端处的压强差恒定，保证液面下降到直吸管上端处的一段时间内，可以得到稳定的细水柱，符合题意.题图丙C中，直吸管上端在水面上，则水面上方与外界气压相等，因而随着水面不断下降，出水管上端处压强不断降低，出水速度不断减小，不符合题意，选项B正确.
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研习任务三
研习　经典
[典例2]　（2023·浙江6月选考）在“探究平抛运动的特点”实验中：
（1）用图1装置进行探究，下列说法正确的是 .
A. 只能探究平抛运动水平分运动的特点
B. 需改变小锤击打的力度，多次重复实验
C. 能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
B　
[解析]图1装置只能用于探究平抛运动竖直分运动的特点，
选项A、C错误，故选B.
（2）用图2装置进行实验，下列说法正确的是 .
A. 斜槽轨道M必须光滑且其末端水平
B. 上下调节挡板N时必须每次等间距移动
C. 小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下
C　
[解析]用图2装置进行实验时，斜槽末端必须水平，但轨道不必光滑，选项A错误；调节水平挡板N时，不需要等间距移动，只要能把小球的轨迹记录下来即可，选项B错误；为了保证小球平抛初速度相同，小球必须从M上同一位置静止滚下，选项C正确.
（3）用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时 的点迹.实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡 板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4. 以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4.测 得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为 .
D　
[训练2]　（2024·安徽蚌埠第二中学月考）在做“探究平抛运动的特点”的实验时， 为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置.
先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上
白纸和复写纸，将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜
槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下
痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜
槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；
将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧
靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C. 若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm，A、B间距离y1＝5.02 cm，B、C间距离y2＝14.82 cm.请回答以下问题：
（2）小球初速度的值为v0＝ m/s；
x

　
1.00　
（3）小球从A点运动到C点所用的时间为 s.
0.20　
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课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
1. 如图所示，用小锤轻击弹簧金属片，A球向
水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动.
（1）用不同的力打击弹簧金属片，可以观察到 .
A. A球运动路线不同，B球的运动线路相同
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
解析：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.
AC　
（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
解析：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.
D
2. 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（a）所示的装置，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A球被弹出时的速度，两球仍然同时落 地，这说明 .
解析：在打击金属片时，金属片把A球沿水平方向弹出，做平抛运动，同时B球被松 开，做自由落体运动，两小球同时落地，说明A球与B球在竖直方向的运动规律相 同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动.
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动
解析：两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出，小铁球P做平 抛运动，小铁球Q在水平方向做匀速直线运动，可以看到：P球落地时刚好和Q球相 遇；若仅改变弧形轨道M的高度，P、Q仍以相同的初速度同时分别从轨道下端水平 射出，仍能相碰，这说明初速度相同时，平抛运动在水平方向的运动规律与匀速直线 运动规律相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动.
P球落地
时刚好和Q球相遇　
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动
（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图（c）所示的“小球做平抛运动”的照 片.图中每个小方格的边长为10 cm，则由图可求得拍摄时每 s曝光一次，该小 球平抛的初速度大小为 m/s，经过b点时速度大小为 m/s.（取g＝10m/s2）
解析：平抛运动可分解为竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动.
0.1　
2　
2.5　
3. 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）（多选）下列说法正确的是 .
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开始释放
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
BC　
解析：若小球运动中与竖直挡板接触，会增加摩擦力，从而导致小球所做运动不是平 抛运动，故A错误；为了使小球离开斜槽末端时速度水平从而能平抛，则斜槽末端切 线水平，故B正确；为了描绘同一个平抛运动的轨迹，必须使小球多次从斜槽末端飞 出的初速度大小相同，则要从同一位置由静止开始释放小球，故C正确；准确地描出 小球运动的轨迹时用平滑的曲线把大多数点连接起来，舍去误差大的点，故D错误.
（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 （填“左边”或“右边”）的点进行测量.
解析：接球槽上的两个点迹，左边是平抛的落点，右边的点是小球反弹后留下的点， 故应该取左边的点测量更准确.
左边　
（3）图丁是实验中小球从斜槽上不同位置下落获得的两条轨迹，图线①所对应的平 抛运动的初速度 （填“较小”或“较大”），图线②所对应的小球在斜槽上 释放的位置　 　（填“较低”或“较高”）.
解析：两条平抛的轨迹，取相同的竖直高度，则平抛的时间相同，由x＝v0t可知，图线①的水平位移长，其初速度较大，需要从较高的位置滚下获得较大初速度，则图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置较低.
较大　
较低　
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课时作业（三）　实验:探究平抛运动的特点
[基础训练]
A. 加速度相同
B. 加速度不同
C. 速度大小相等
D. 速度方向相同
解析：小球做平抛运动，只受重力，所以加速度均为重力加速度g，故A正确，B错 误；由于小球平抛运动的轨迹是抛物线，所以小球在不同位置时，速度方向不同，而 且速度大小越来越大，故C、D错误.
A
1
2
3
4
5
6
7
A. 安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否竖直
B. 安装有斜槽的木板时，只需注意小球不和木板发生摩擦
C. 每次实验都要把小球从同一位置由静止释放
D. 实验的目的是描绘出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律
解析：安装有斜槽的木板时，必须使斜槽末端切线水平，使木板竖直，以确保小球水 平飞出和正确画出小球的运动轨迹，A正确，B错误；小球每次从斜槽上的同一位置 由静止开始滚下，可保证小球初速度不变，C正确；由实验目的可知，D正确.
ACD
1
2
3
4
5
6
7
3. 某同学用图示装置研究平抛运动及其特点.他的实验操作是：在小球A、B处于同一 高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开.
（1）他观察到的现象是：小球A、B 　（填“同时”或“不同时”）落地；
解析：小锤轻击弹性金属片时，通过实验可以观察到它们同时落地.
同时
1
2
3
4
5
6
7
（2）让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片.A球在空中运动的时间 将 　（填“变长”“不变”或“变短”）；
解析：让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，由于两球下落的竖直 高度不变，则A球在空中运动的时间将不变.
不变
1
2
3
4
5
6
7
（3）上述现象能说明 　.
A. 仅能说明平抛运动水平方向做匀速直线运动
B. 仅能说明平抛运动竖直方向做自由落体运动
C. 既能说明平抛运动水平方向做匀速直线运动又能说明平抛运动竖直方向做自由落 体运动
解析：由于实验中观察到两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动规律相同，故仅 能说明平抛运动竖直方向做自由落体运动，B正确.
B
1
2
3
4
5
6
7
4. （2024·江苏南通期末改编）用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”，M为 斜槽，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板.
（1）除了硬背板（含固定支架）、小球、斜槽M、重垂线、倾斜挡板N、铅笔、图 钉、白纸、复写纸之外，下列器材中还需要的是 .
A. 停表 B. 刻度尺 C. 天平 D. 弹簧测力计
解析：本实验需要使用刻度尺测量长度，不需要停表测时间，时间利用位移计算，不 需要使用天平和弹簧测力计测量质量和重力，故选B.
B　
1
2
3
4
5
6
7
（2）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是 .
A. 要求斜槽轨道光滑且末端保持水平
B. 每次小球释放的初始位置可以任意选择
C. 每次小球应从同一高度由静止释放
D. 描小球的运动轨迹时，描绘的点可以用折线连接
解析：本实验中斜槽轨道不要求光滑，A不合理；由于要画同一运动的轨迹，必须每 次在相同位置由静止释放小球，以保证相同的平抛初速度，B不合理，C合理；利用 描点法描绘运动轨迹时，应将各点用平滑的曲线连接，不能连成折线，D不合理.故 选C.
C　
1
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3
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5
6
7
[能力提升]
5. （2024·广东广州大学附中期中）图甲为某种管口出水方向可调的瓶装水电动取水 器，某实验小组利用平抛运动规律测量该取水器取水时的流量（等于单位时间内流出 水的体积）.实验方案如下：
（1）利用仪器测量取水器出水管内径d；
（2）调节取水器管口方向，使水从管口沿 方向射出；
解析：由于是利用平抛运动规律测量该取水器取水时的流量，因此应让取水器启动后水从管口沿水平方向射出.
水平　
1
2
3
4
5
6
7
（3）待水在空中形成稳定的弯曲水柱后，紧贴水柱后方放置白底方格板（已知每个 正方格的边长为L），并利用手机正对水柱拍摄照片，取水柱上的三个点a、b、c，如 图乙所示，图中a点 （选填“是”或“不是”）平抛的起点；
不是　
解析：ab，bc间水平位移相等，则运动时间间隔相等，若a点为平抛运动的起点，则ab，bc间竖直位移之比应为1∶3，而图中竖直位移之比为3∶5，因此a点不是平抛的起点.
1
2
3
4
5
6
7

1
2
3
4
5
6
7
（5）由上述信息可计算得出取水器取水时的流量Q＝ （用L、g、d表示）.

1
2
3
4
5
6
7
6. （2024·河北石家庄二中期末）如图是实验老师用手机拍摄的自制飞镖水平抛出后 的运动合成照片，图中黑色竖条是固定在背景板上的刻度尺，为精确研究此照片，老 师又用计算机软件精确绘制了与此照片吻合的曲线，以抛出点为坐标原点O，水平方 向为x轴，竖直方向为y轴，建立xOy直角坐标系，以间隔T＝0.04 s选取测量位置， A、B、C、…、I、J各点对应飞镖位置的坐标值记录在表格中.
1
2
3
4
5
6
7
位置 O A B C D E
x/m 0 0.136 0.264 0.384 0.498 0.605
y/m 0 0.007 69 0.030 1 0.066 5 0.116 0.178
位置 F G H I J —
x/m 0.705 0.890 0.974 1.050 —
y/m 0.251 0.336 0.430 0.535 0.648 —
1
2
3
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5
6
7
（1）根据数据表中y坐标的系列数据，判断该飞镖在竖直方向上的速度变化情况 是 ，加速度变化情况是 .
解析：根据表中数据可以看出，相等时间内飞镖沿竖直方向的位移越来越大，可知飞 镖在竖直方向上的速度逐渐增大，即做加速运动；根据匀变速直线运动规律Δy＝ at2，结合题中数据可以判断，加速度逐渐减小.
（2）根据数据表中x坐标的系列数据，估测数据表中空白处的坐标值可能 是 .
解析：根据表中数据可知，相同时间内飞镖的水平分位移减小，说明水平方向有阻力 作用，根据Δx＝at2＝定值，计算可知Δx＝－0.007 m，所以xG＝（0.705－0.605－ 0.007） m＋0.705 m≈0.80 m.
逐渐增大　
逐渐减小　
0.80　
1
2
3
4
5
6
7
（3）估算飞镖到达E点时的竖直分速度的大小是 .（结果均保留2位有效 数字）
1.7 m/s　
1
2
3
4
5
6
7
7. （2024·江苏盐城测试）图甲是“研究平抛运动的特点”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 .实验时每次将小球 从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的 .
解析：为了保证小球从斜槽末端抛出时的初速度水平，斜槽末端切线应水平.实验时 每次将小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同.
水平　
初速度相同　
1
2
3
4
5
6
7
（2）图乙是根据正确实验取得的数据描出的运动轨迹，其中O为抛出点，则此小球 做平抛运动的初速度为 m/s.（重力加速度g取9.8 m/s2）
1.6　
1
2
3
4
5
6
7
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，通过实验记录了小 球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度 为 m/s，B点的竖直分速度为 m/s.（重力加速度g取10 m/s2）
1.5　
2　
1
2
3
4
5
6
7

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