《實驗：探究平拋運動的特點》課件

《實驗：探究平拋運動的特點》拋體運動拋體運動：對物體以一定的初速度向空中拋出，僅在重力作用下，物體所做的運動。v1gv2g一、平拋運動：沿水平方向拋出的物體，如果物體只受重力作用，這個運動就叫做平拋運動。v0v0g一、平拋運動：沿水平方向拋出的物體，如果物體只受重力作用，這個運動就叫做平拋運動。平拋運動具有哪些特點？二、實驗平拋運動的特點：平拋運動的性質、描繪出平拋運動的軌跡。實驗目的1.能描出平拋運動的軌跡，知道實驗原理、步驟及注意事項。2.會計算平拋運動物體的初速度，能掌握描跡法、對比法等探究實驗的常用方法。平拋運動（曲線運動）研究方法化曲為直平拋運動（曲線運動）研究方法化曲為直分運動水平方向（直線運動）豎直方向（直線運動）平拋運動（曲線運動）研究方法化曲為直分運動水平方向（直線運動）豎直方向（直線運動）猜想勻速直線運動平拋運動（曲線運動）研究方法化曲為直分運動水平方向（直線運動）豎直方向（直線運動）猜想勻速直線運動自由落體運動探究平拋運動的性質驗證：水平方向：勻速直線運動

豎直方向：自由落體運動對比實驗法實驗器材斜槽、小球、木板、圖釘、重錘線、刻度尺、三角板、鉛筆等。實驗操作豎直方向水平方向BcA實驗操作：豎直方向實驗操作：水平方向探究結論水平方向：豎直方向：頻閃照相法：每隔一定時間對同一物體進行一次拍照，并將其位置呈現在同一張底片上的技術。時間相同平拋運動軌

跡

拋物線

描跡法、噴水法描跡法“一水平二平行”一個水平，兩個互相平行1.斜槽末端水平2.木板與重錘線相互平行斜槽末端水平：

若將小球放在斜槽末端水平軌道的任何位置，小球都不滾動，則可以認為斜槽末端水平。調整木板，用懸掛在槽口的重錘線把木板調整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行且靠近,固定好木板。木板與重錘線相互平行：實驗操作與步驟

確定坐標軸:把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時，球心在木板上的水平投影點O,O即為坐標原點（不是槽口端點）,再利用重錘線在紙上畫出，通過O點的豎直線,即y軸，用三角板畫出水平方向的x軸;Oy坐標原點（平拋起點）數據處理：初速度的計算數據處理：初速度的計算O球心投影xy

在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y。坐標A(X1,Y1)B(X2,Y2)C(X3,Y3)D(X4,Y4)E(X5,Y5)F(X6,Y6)數據處理：初速度的計算

在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y。坐標A(X1,Y1)B(X2,Y2)C(X3,Y3)D(X4,Y4)E(X5,Y5)F(X6,Y6)數據處理：初速度的計算

在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y。坐標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)數據處理：驗證拋物線

123456(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)(X6,Y6)誤差來源1.安裝斜槽時，其末端切線不水平，造成小球并非做平拋運動，測量數據不準確。2.建立直角坐標系時，誤以斜槽末端端口位置為坐標原點（實際上，應以末端端口上的小球球心，在木板上的投影點為坐標原點）。3.量取軌跡上各點坐標時不準確等等。噴水法A管口上端在液面下方練習1對于拋體運動的認識，下列說法錯誤的是（

）A.所有的拋體運動都是勻變速運動B.因為平拋運動只受重力，所以它是勻加速運動C.因為平拋運動瞬時速度方向時刻都在變化，所以它是變加速運動D.因為平拋運動的加速度為重力加速度，所以它的速度變化量方向豎直向下v0g勻變速曲線運動△v=g△t練習1對于拋體運動的認識，下列說法錯誤的是（

）A.所有的拋體運動都是勻變速運動B.因為平拋運動只受重力，所以它是勻加速運動C.因為平拋運動瞬時速度方向時刻都在變化，所以它是變加速運動D.因為平拋運動的加速度為重力加速度，所以它的速度變化量方向豎直向下練習1對于拋體運動的認識，下列說法錯誤的是（C）A.所有的拋體運動都是勻變速運動B.因為平拋運動只受重力，所以它是勻加速運動C.因為平拋運動瞬時速度方向時刻都在變化，所以它是變加速運動D.因為平拋運動的加速度為重力加速度，所以它的速度變化量方向豎直向下練習2在研究“平拋運動”實驗中，(1)圖1是橫檔條，卡住平拋小球，小球會在紙上打下點跡（坐標紙后有復寫紙），則坐標原點應選小球在斜槽末端時的_______．A．球心B．球的上端C．球的下端（2）在此實驗中，下列說法錯誤的是___A．斜槽軌道必須光滑

B．記錄的點應適當多一些C．用光滑曲線把所有的點連接起來D．y軸的方向根據重垂線確定練習2在研究“平拋運動”實驗中，(1)圖1是橫檔條，卡住平拋小球，小球會在紙上打下點跡（坐標紙后有復寫紙），則坐標原點應選小球在斜槽末端時的___C____．A．球心B．球的上端C．球的下端（2）在此實驗中，下列說法錯誤的是_AC__A．斜槽軌道必須光滑

B．記錄的點應適當多一些C．用光滑曲線把所有的點連接起來D．y軸的方向根據重垂線確定（3）圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可以判斷實驗操作錯誤的是____．A．釋放小球時初速度不為零

B．釋放小球的初始位置不同

C．斜槽末端切線不水平（3）圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可以判斷實驗操作錯誤的是__C__．A．釋放小球時初速度不為零

B．釋放小球的初始位置不同

C．斜槽末端切線不水平（4）圖3是利用穩定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是_______．（4）圖3是利用穩定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是___B____．練習3在實驗操作前應該對實驗進行適當的分析．研究平拋運動的實驗裝置示意如圖．小球每次都從斜槽的同一位置無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出．改變水平板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡．某同學設想小球先后三次做平拋，將水平板依次放在如圖1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距．若三次實驗中，小球從跑出點到落點的水平位移依次是x1，x2，x3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是（

）A．x2-x1=x3-x2

B．x2-x1>x3-x2C．x2-x1<x3-x2D．不確定練習3在實驗操作前應該對實驗進行適當的分析．研究平拋運動的實驗裝置示意如圖．小球每次都從斜槽的同一位置無初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出．改變水平板的高度，就改變了小球在板上落點的位置，從而可描繪出小球的運動軌跡．某同學設想小球先后三次做平拋，將水平板依次放在如圖1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距．若三次實驗中，小球從跑出點到落點的水平位移依次是x1，x2，x3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是（

）A．x2-x1=x3-x2

B．x2-x1>x3-x2C．x2-x1<x3-x2D．不確定練習4如圖所示的平拋運動軌跡上，若遺漏了平拋軌跡的起始點，可按下述方法處理數據：在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和CD的豎直間距分別為y1和y2，當地重力加速度為g，下列說法正確的是（

）A．根據以上信息無法確定小球平拋的起始點B．小球平拋的初速度大小為C．D．三點間水平位移相等，則時間相等，設為T，則由水平方向：豎直方向：解得:x=v0t練習4如圖所示的平拋運動軌跡上，若遺漏了平拋軌跡的起始點，可按下述方法處理數據：在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和CD的豎直間距分別為y1和y2，當地重力加速度為g，下列說法正確的是（

BC

）A．根據以上信息無法確定小球平拋的起始點B．小球平拋的初速度大小為C．D．練習5三個同學根據不同的實驗條件，進行了探究平拋運動規律的實驗：（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置。用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地。改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明______；練習5三個同學根據不同的實驗條件，進行了探究平拋運動規律的實驗：（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置。用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地。改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明__平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動____；（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置，兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調節電磁鐵C、D的高度使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等。現將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度，同時分別從軌道M、N的末端射出。實驗可觀察到的現象應是______。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現象，這說明______；（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置，兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調節電磁鐵C、D的高度使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等。現將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度，同時分別從軌道M、N的末端射出。實驗可觀察到的現象應是_P球擊中Q球_____。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現象，這說明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動__；（3）丙同學采用頻閃照相法拍攝到圖三“小球做平拋運動”的照片，圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，最上方的影像————（填“是”或“不是”）平拋運動的起點。（3）丙同學采用頻閃照相法拍攝到圖三“小球做平拋運動”的照片，圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，最上方的影像—不是———（填“是”或“不是”）平拋運動的起點。練習6某同學在做平拋運動實驗時得出如圖所示的小球運動軌跡，a、b、c三點的位置在運動軌跡上已標出。（g取10m/s2）①小球平拋運動的初速度為____m/s。②小球運動到b點時，在y方向的分速度為___m/s。③拋出點坐標x=___cm，y=___cm。坐標原點不是平拋運動的初始點：兩個方向、一個點練習6某同學在做平拋運動實驗時得出如圖所示的小球運動軌跡，a、b、c三點的位置在運動軌跡上已標出。（g取10m/s2）①小球平拋運動的初速度為__

2__m/s。②小球運動到b點時，在y方向的分速度為_

1.5__m/s。③拋出點坐標x=

-10

__cm，y=_-1.25__cm。某同學設計了一個研究平拋運動的實驗。實驗裝置示意圖如圖甲所示，A是一塊水平木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽（圖中P0P0′、P1P1′……），槽間距離均為d。把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在平面硬板B上。實驗時依次將B板豎直插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內側平移距離d。實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點，O點為硬板B插入P0P0′時，小球打下的痕跡點。以O為原點，水平和豎直方向為x、y軸方向，建立坐標系，如圖乙所示。練習7某同學設計了一個研究平拋運動的實驗。實驗裝置示意圖如圖甲所示，A是一塊水平木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽（圖中P0P0′、P1P1′……），槽間距離均為d。把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在平面硬板B上。實驗時依次將B板豎直插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內側平移距離d。實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點，O點為硬板B插入P0P0′時，小球打下的痕跡點。以O為原點，水平和豎直方向為x、y軸方向，建立坐標系，如圖乙所示。練習7(1)實驗前應對斜軌道反復調節，直到______，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次做平拋運動的______相同；(2)每次將B板向內側平移距離d，是為了______；(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡______。(1)實驗前應對斜軌道反復調節，直到_斜軌道末端切線水平_____，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次做平拋運動的____相同；(2)每次將B板向內側平移距離d，是為了_____；(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡______。(1)實驗前應對斜軌道反復調節，直到_斜軌道末端切線水平_____，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次做平拋運動的__初速度____相同；(2)每次將B板向內側平移距離d，是為了___；(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡______。(1)實驗前應對斜軌道反復調節，直到_斜軌道末端切線水平_____，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次做平拋運動的__初速度____相同；(2)每次將B板向內側平移距離d，是為了_保持記錄紙上每兩點之間的水平距離相同且記錄物體在水平方向的運動_____；(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡______。探究一實驗操作情境導引為獲得物體做平拋運動的軌跡,你能想到哪些方法?要點提示

利用數碼相機或平拋運動演示儀等獲得物體做平拋運動的軌跡。知識歸納方案一

描跡法1.按如圖所示裝置組裝器材,小鋼球從斜槽上滾下,沖過水平槽飛出后做平拋運動。每次都使小鋼球在斜槽上同一位置由靜止滾下,小鋼球在空中做平拋運動的軌跡就是一定的,設法用鉛筆描出小鋼球經過的位置。通過多次實驗,在豎直白紙上記錄小鋼球所經過的多個位置,用平滑曲線連起來就得到小鋼球做平拋運動的軌跡。2.實驗步驟(1)將一張白紙和復寫紙固定在裝置的背板上。(2)按照圖示安裝實驗裝置,使斜槽末端水平。(3)把水平槽末端上小球球心的位置記錄在白紙上。(4)使小球從斜槽上同一位置由靜止滾下,落到傾斜擋板N上,鋼球擠壓復寫紙,在白紙上留下印跡。(5)上下調節傾斜擋板N,重復步驟4,在白紙上記錄鋼球所經過的多個位置。(6)用平滑曲線把這些印跡連接起來,就得到鋼球做平拋運動的軌跡。3.注意事項(1)斜槽安裝:實驗中必須調整斜槽末端切線水平,將小球放在斜槽末端水平部分,若小球靜止,斜槽末端的切線就水平了。(2)方木板固定:方木板必須處于豎直面內,檢查坐標紙豎線是否豎直。(3)小球釋放:①小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放。②小球開始滾下的位置高度要適中,以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。(4)坐標原點:坐標原點不是槽口的端點,而是小球出槽口時球心在木板上的投影,為保證實驗精度,必須保證背板處于豎直平面內,使平拋軌道的平面靠近背板。方案二

利用頻閃照相的方法1.實驗步驟(1)固定相機,利用相機的連拍功能,使其每隔一定時間拍一張照片。(2)使小球從水平桌面上飛出,在小球后面放置帶方格的黑板做背景。(3)利用軟件將多張照片合成同一幅照片。2.注意事項(1)確保相機靜止不動。(2)背景和小球之間的反差要大。(3)確保拍攝照片清晰。遷移應用例1在探究平拋運動的實驗中,描繪出小球平拋運動的軌跡如圖甲所示,實驗簡要步驟如下:甲

A.讓小球多次從

釋放,在一張印有小方格的紙上記下小球經過的一系列位置,如圖甲中a、b、c、d所示。

B.按圖乙安裝好器材,注意

,記下平拋初位置O點和過O點的水平線與豎直線。

乙

C.取下方格紙,以O為原點,以水平線為x軸,豎直線為y軸建立坐標系,用平滑曲線畫出小球平拋運動的軌跡。(1)完成上述步驟,將答案填在橫線上。(2)上述實驗步驟的合理順序是

。

答案

(1)同一位置由靜止

斜槽末端切線水平

(2)BAC解析

該實驗需讓小球重復同一個平拋運動軌跡多次,才能記錄出小球的一系列位置,故必須讓小球每次從同一位置由靜止釋放。斜槽末端切線水平,小球才會做平拋運動。變式訓練1用如圖所示裝置研究平拋運動。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出,落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側較低,鋼球落在擋板上時,鋼球側面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板,重新釋放鋼球,如此重復,白紙上將留下一系列痕跡點。(1)下列實驗條件必須滿足的有

。

A.斜槽軌道光滑B.斜槽軌道末端水平C.擋板高度等間距變化D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球(2)為定量研究,建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。取平拋運動的起始點為坐標原點,將鋼球放置于Q點,鋼球的

(選填“最上端”“最下端”或“球心”)對應白紙上的位置即為原點。

答案

(1)BD

(2)球心解析

(1)實驗中斜槽軌道沒必要光滑,因為本實驗是研究平拋運動,只需要每次實驗都能保證小球做相同的平拋運動,即每次實驗都要保證小球初速度水平且相同,因此選項A錯誤,選項B、D正確。擋板高度可以不等間距變化,選項C錯誤。(2)因為鋼球側面在白紙上擠壓出的痕跡點與球心等高,故將鋼球放置于Q點,鋼球的球心對應白紙上的位置為坐標原點(平拋運動的起始點)。探究二實驗數據處理和實驗誤差分析情境導引如果用頻閃照相的方法已經描繪出了平拋物體的運動軌跡,但沒有記錄拋出點,僅記錄了豎直方向,能否計算出平拋運動的加速度?要點提示

可以計算出平拋運動的加速度。方法是在軌跡上取相鄰的三個點,測量相鄰兩點間的豎直距離分別為y1和y2,根據y2-y1=aT2,T為頻閃周期,可得加速度a。知識歸納一、探究平拋運動中水平和豎直分運動的規律1.利用軌跡法(以頻閃照片為例)(1)以小球第一張照片位置中心為坐標原點O,水平方向為x軸、豎直方向為y軸建立平面直角坐標系。(2)小球其他照片位置中心依次為A、B、C……,過A、B、C……分別向x軸和y軸作垂線,交x軸于xA、xB、xC……,交y軸于yA、yB、yC……,在x軸和y軸上分別測量OxA、xAxB、xBxC……和OyA、yAyB、yByC……之間的距離。(3)在誤差允許范圍內,若OxA=xAxB=xBxC……,則說明平拋運動水平分運動為勻速直線運動。(4)在誤差允許范圍內,若yBC-yAB=yAB-yOA=……,根據yBC-yAB=yAB-yOA=aT2,T為頻閃周期,可得加速度a,若a=g(g為重力加速度),則表明平拋運動的豎直分運動為自由落體運動。