資源簡介

學校 課型 新課
課時 1
題目 5.3實驗：探究平拋運動的特點 年級 高一
學習目標 1.知道什么是拋體運動及平拋運動的條件。 2.知道常見的幾種獲取平拋運動軌跡的方法。 3.會根據平拋運動的軌跡探究物體的速度和位移隨時間的變化關系。
基礎知識 一、平拋運動 1．拋體運動 概念：以 將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受 作用的運動。 2．平拋運動 (1)概念：初速度沿 方向的拋體運動。 (2)特點 ①初速度沿 方向； ②只受 作用。 (3)運動性質： 運動，加速度為 。 二、探究平拋運動的特點 1．實驗目的 (1)用實驗方法描出平拋運動的軌跡。 (2)探究平拋運動豎直方向和水平方向分運動的特點。 2．實驗原理 (1)物體的平拋運動可以看作是兩個方向的分運動的合成，一個是水平方向的分運動，另一個是豎直方向的分運動。 (2)探究兩個分運動： ①探究小球在水平方向分運動的特點； ②探究小球在豎直方向分運動的特點。 3．實驗器材 (1)方案一：頻閃照相機、鉛筆、刻度尺、三角板。 (2)方案二：平拋實驗裝置、小鋼球、白紙、復寫紙、鉛筆、刻度尺、三角板。 4．實驗步驟 方案一：用頻閃照相的方法獲得小球平拋運動軌跡 (1)安裝斜槽軌道，使其末端保持水平。 (2)將小球從斜槽上適當位置由靜止釋放，用頻閃照相機記錄下小球在不同時刻的位置，用平滑的曲線將小球各位置圖像的中心連接起來就得到小球平拋運動的軌跡。 方案二：先研究豎直方向的運動規律，再研究水平方向的運動規律 (1)探究平拋運動豎直分運動的特點 ①如圖所示的實驗裝置，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運動，同時B球被松開，自由下落，做自由落體運動，比較兩球落地時間的先后。 ②改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度從而改變小球下落的時間和A球平拋的初速度，比較兩球落地時間的先后。 ③結論：兩球總是同時落地，說明平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動。 (2)探究平拋運動水平分運動的特點 ①調整安裝有斜槽的實驗裝置，使平板豎直，斜槽M的末端水平。 ②在白紙上記錄下鋼球平拋的起點O，作為坐標原點，記錄下重垂線的方向。 ③讓鋼球在斜槽某高度由靜止滾下，鋼球平拋后，落在傾斜擋板N上后，擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡。 ④上下調節擋板N，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球經過的多個位置。 ⑤取下白紙，用平滑的曲線把各印跡連接起來，就得到鋼球做平拋運動的軌跡。 5．數據處理 方案一： (1)建立以拋出點為坐標原點，以小球水平拋出時的初速度方向為x軸正方向，以豎直向下為y軸正方向的直角坐標系。 (2)經過各小球的位置作x、y軸的垂線，測量相鄰兩照片上小球的水平位移大小可知，小球在水平方向上，相等時間內位移相等，可知小球做平拋運動時，在水平方向上的運動為勻速直線運動。 (3)在豎直方向上，連續相鄰兩張照片的小球中心的距離之差總是一個定值。根據照相機閃光的頻率和豎直方向上連續相鄰兩張照片的小球中心的距離之差，用Δx＝aT2求出平拋運動的加速度，發現與當地的重力加速度非常接近，可知小球做平拋運動時，在豎直方向上的運動為自由落體運動。 方案二： (1)過記錄的平拋起點作平行于重垂線方向的直線作為y軸，過平拋起點作y軸的垂線作為x軸，建立坐標系。 (2)在平拋運動軌跡的豎直坐標軸y軸上，從原點O開始向下取一個坐標值為h的點，再找到坐標值為4h、9h、…的點，因沿y軸方向小球做自由落體運動，故在y軸上相鄰兩點的時間間隔是相等的。 (3)過這些點作水平線與軌跡分別交于A、B、C、…點，則這些點就是每經過相等時間物體所到達的位置。 (4)測量O點到A、B、C、…各點的水平距離，如果在誤差允許的范圍內，OA′＝L，OB′＝2L，OC′＝3L，…，則說明小球沿水平方向上做勻速直線運動。 6．注意事項 (1)斜槽調整：實驗中必須調整斜槽末端的切線水平(將小球放在斜槽末端水平部分，若小球靜止，那么斜槽末端的切線就水平了)。 (2)平板固定：平板必須處于豎直平面內，固定時要用重垂線檢查平板是否豎直。 (3)小球釋放 ①小球每次必須從斜槽上同一位置滾下。 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白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，應是小球出槽口時球心在木板上的投影點。
課堂拓展 考點一 對平拋運動的理解 1. (多選)如圖所示，用細線懸吊于O點的小球在豎直平面內來回擺動，若擺線突然從懸點脫落，則小球以后的運動可能是(不計空氣阻力)( ) A．自由落體運動 B．平拋運動 C．勻速直線運動 D．勻減速直線運動 2．關于做平拋運動的物體，下列說法正確的是( ) A．速度始終不變 B．加速度始終不變 C．受力始終與運動方向垂直 D．受力始終與運動方向平行 考點二 探究平拋運動豎直方向、水平方向的分運動的特點 3．(科學探究命題)兩個同學根據不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動的特點”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 。 (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，分別用于發射兩個相同的小鐵球P、Q，其中M、N的末端可看作與光滑的水平板相切，兩軌道上端C、D處分別裝有電磁鐵；調節兩電磁鐵的高度使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?，F將小鐵球P、Q分別吸在兩電磁鐵上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0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 。 考點三 用頻閃照相法探究平拋運動的特點 5.某研究小組利用頻閃照相技術探究平拋運動規律時，將自由落體運動與平拋運動類比得出運動規律與結論。兩小球運動的頻閃照片如圖所示，拍攝時，光源的頻閃頻率為10 Hz，a球從A點水平拋出的同時，b球從B點開始下落，照片上的小方格為相同的正方形。重力加速度g取10 m/s2，不計阻力。根據照片顯示的信息，下列說法中正確的是( ) A．只能確定b球的運動是自由落體運動 B．不能確定a球沿豎直方向的運動是自由落體運動 C．a球在水平方向做勻加速直線運動 D．可以確定a球的運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成
隨堂檢測 1.為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動，用如圖所示的裝置進行實驗。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落。關于該實驗，下列說法中正確的是( ) A．兩球的質量應相等 B．B球先落地 C．應改變裝置的高度，多次實驗 D．實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動 2.用頻閃照相的方法研究A、B兩球的運動，如圖所示是它們運動過程的頻閃照片。僅從照片上看，相鄰豎直線之間的距離相等，相鄰水平線之間的距離不相等，據此，可以認為( ) A．A小球在水平方向做勻速運動 B．A小球在水平方向做勻加速運動 C．A小球在豎直方向做勻速運動 D．A小球在豎直方向做勻加速運動 3．在“研究平拋物體的運動”的實驗中： (1)為使小球水平拋出，必須調整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_______________________。 (2 )小球拋出點的位置必須及時記錄在白紙上，然后從這一點畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來確定的。 (3)某同學建立的直角坐標系如圖所示，他在安裝實驗裝置和進行實驗操作時的失誤是__________________________。 3．(2019·浙江卷，節選)采用如圖所示的實驗裝置做“探究平拋運動的特點”的實驗。 (1)實驗時需要下列哪個器材　 　。(填器材前的字母) A．彈簧測力計 B．重垂線 C．打點計時器 (2)做實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡。下列一些操作要求，正確的是 (多選)。 A．每次必須由同一位置靜止釋放小球 B．每次必須嚴格地等距離下降記錄小球位置 C．小球運動時不應與木板上的白紙相接觸 D．記錄的點應適當多一些 (3)若用頻閃攝影方法來驗證小球在平拋過程中水平方向是勻速運動，記錄下如圖所示的頻閃照片。在測得x1、x2、x3、x4后，需要驗證的關系是 。已知頻閃周期為T，用下列計算式求得的水平速度，誤差較小的是　 　。 A.　　　 B. C.　　　 D.
課堂小結

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