資源簡介

5.3 實驗：探究平拋運動的特點
學習目標
1、知道什么是拋體運動，知道拋體運動是勻變速曲線運動，知道什么是平拋運動；
2、知道用實驗獲得平拋運動軌跡的方法；
3、知道判斷做平拋運動的物體在水平方向做勻速直線運動；
4、知道判斷做平拋運動的物體在豎直方向做勻速直線運動；
重點難點
1、平拋運動的特點和規律；學習和借鑒本節課的研究方法（重點）
2、平拋運動的規律（難點）
自主探究
1、描繪平拋運動軌跡的幾種方案
（1）頻閃照相法:用頻閃照相機記錄物體在不同時刻的位置，將這些位置連起來就得到
了平拋運動的軌跡。由于相鄰兩幀照片間的時間間隔相等，只要測出
相鄰兩幀照片間的_______，就很容易判斷平拋運動在水平向上的運
動特點。
（2）噴水法：讓持續穩定的細水流水平噴出，在空中形成彎曲的細水柱，，它顯示了
平拋運動的軌跡，設法將它描在紙上就能平拋運動的軌跡。
（3）描點法：讓小球每次都從斜槽上________由_________滾下，從斜槽末端_______
拋出，用鉛筆描出小球經過的位置，通過多次實驗，在豎直的背景方格紙
上記錄小球所經過的多個位置，連起來就得到小球做平拋運動的軌跡。
2、判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線
（1）公式法：
①原理：若平拋運動的軌跡是拋物線，則當以拋出點為坐標原點建立直角坐標線
后，軌跡上各點的坐標應滿足y=ax 的關系（a是一個特定常亮）
②驗證方法：用刻度尺測量幾個點的坐標，分別代入y=ax 中求出常量a，看計算得到的a值在誤差允許的范圍內是否是一個常數。
（2）圖像法：建立________坐標系，根據所測量的各個點的坐標分別計算出對應的y
值和x 值，在坐標系中描點，連接各點看是否_________。
探究思考
1、探究平拋運動的規律
（1）探究平拋運動豎直分運動的規律
①實驗：如圖甲所示，小鋼球A、B位于相同高度處，用小錘擊打彈性金屬片，金
屬片收到小錘的擊打，向前推動小鋼球A，是小鋼球A具有水平初速度做
平拋運動，同時松開小鋼球B，使B從孔中自由落下做自由落體運動。
②現象：不管兩小鋼球距地面的高度多大，或者小錘擊打金屬片的力度多大，兩小
鋼球每次都同時落地。
③結論：平拋運動的豎直分運動是自由落體運動。
（2）探究平拋運動水平運動的規律
①實驗：如圖乙所示，兩個相同的弧形軌道，上端分別為裝有電磁針，將兩個相同
的小鋼球A、B分別吸在電磁針上，然后切斷電源，使小鋼球A、B以相同的初速度分別從圓弧軌道末端水平射出。
②現象：只改變上面圓弧軌道的高度，發現兩小鋼球總是幾乎同時到達P處。
③結論：平拋運動的水平分運動是勻速直線運動。
【典例一】1、在“探究平拋運動規律”的實驗中：
(1)在做“研究平拋運動”的實驗時,讓小球多次沿同一軌道運動,通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡.為了能較準確地描繪運動軌跡,
A.通過調節使斜槽的末端保持______;
B.每次釋放小球的位置必須______(“相同”或者“不同”)
C.每次必須由_______釋放小球(“運動”或者“靜止”)
D.小球運動時不應與木板上的白紙相接觸
E.將球的位置記錄在紙上后,取下紙,將點連成______(“折線”或“直線”或“平滑曲線”)
(2)某同學在做“研究平拋物體的運動”的實驗中,忘記了小球拋出點的位置O,如圖所示,A為物體運動一段時間后的位置.g取10m/s2,根據圖象,可知平拋物體的初速度為_________；小球拋出點的位置O的坐標為___________.
解題思路：(1)因為平拋運動的初速度方向沿水平方向,所以一定要使斜槽的末端保持水平,為了保證小球做平拋運動的初速度相同,所以每次釋放小球的位置必須相當將球的位腎記錄在紙上后,取下紙,將點連成平滑曲線。
(2)做平拋運動的物體,在豎直方向上是初速度為零的勻加速直線運動,所以根據逐差法,可得,
小球在水平方向上做勻速直線運動,所以小球的初速度為;C點豎直方向的速度,又由得,則從拋出點到A點的時間為,所以拋出點距離點的水平位移為,拋出點的橫坐標為,拋出點離A點的豎直位移為,則拋出點的縱坐標為,故坐標為(-20,-5)。
答案：(1)水平;相同;靜止;光滑曲線; (2)2m/s;(-20,-5)
隨堂訓練
1、“研究平拋物體運動”實驗的裝置如圖，關于該實驗需要注意的問題以下說法正確的是( )
A.將斜槽的末端切線調成水平；
B.斜槽軌道必須光滑；
C.將木板校準到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行；
D.釋放小球的位置越低實驗的誤差越小
E.每次必須在同一位置由靜止釋放小球；
2、某同學用圖示裝置研究平拋運動及其特點,他的實驗操作是:在小球A、B處于同一高度時,用小錘輕擊彈性金屬片,使A球水平飛出,同時B球被松開.
①他觀察到的現象是:小球A、B__________(填“同時”或“不同時”)落地;
②讓A、B球恢復初始狀態,用較大的力敲擊彈性金屬片,A球在空中運動的時間將__________(填“變長”、“不變”或“變短”);
③上述現象說明:平拋運動的時間與__________大小無關,平拋運動的豎直分運動是__________運動.
3、下圖是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖,通過描點畫出平拋小球的運動軌跡。
(1) 以下是實驗過程中的一些做法,其中合理的有( )
A.安裝斜槽軌道,使其末端保持水平
B.每次小球釋放的初始位置可以任意選擇
C.每次小球應從同一高度由靜止釋放
D.為描出小球的運動軌跡,描繪的點可以用折線連接
(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡,在軌跡上取一些點,以平拋起點O為坐標原點,測量它們的水平坐標x和豎直坐標y,下圖中y-x2圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是( )
A. B. C. D.
(3)下圖是某同學根據實驗畫出的平拋小球的運動軌跡,O為平拋的起點,在軌跡上任取三點A、B、C,測得A、B兩點豎直坐標y1為5.0cm、y2為45.0cm,A、B兩點水平間距Δx為40.0cm。則平拋小球的初速度v0為__________m/s,若C點的豎直坐標y3為60.0cm,則小球在C點的速度vC為__________m/s(結果保留兩位有效數字,g取10 m/s2)。
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