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(共23張PPT)
5.3 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
1.知道拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)，知道用運(yùn)動(dòng)分解的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)。
2.會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。
3.會(huì)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，研究平拋運(yùn)動(dòng)水平和豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
在前面我們學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的描述以及物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件。
今天我們來(lái)學(xué)習(xí)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中特殊的運(yùn)動(dòng)——拋體運(yùn)動(dòng)并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出
平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，大家可以猜測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡有什么特點(diǎn)？
知識(shí)點(diǎn)一：平拋運(yùn)動(dòng)
1.拋體運(yùn)動(dòng)
物體以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力的作用，這時(shí)的運(yùn)動(dòng)叫作拋體運(yùn)動(dòng)。
2.平拋運(yùn)動(dòng)
將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，且只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng)。
3.平拋運(yùn)動(dòng)條件：
4.性質(zhì)：
勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
①初速度沿水平方向；
②只受重力的作用。
①初速度沿水平方向
②只受重力作用
③運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線(xiàn)
G
1.平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為哪兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)？
平拋運(yùn)動(dòng)
水平方向分運(yùn)動(dòng)
豎直方向分運(yùn)動(dòng)
2.水平方向和豎直方向分運(yùn)動(dòng)分別是什么樣的運(yùn)動(dòng)？
v0
G
思考：平拋運(yùn)動(dòng)是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，那么我們應(yīng)該采取什么樣的方法來(lái)研究平拋運(yùn)動(dòng)呢？
化曲為直—運(yùn)動(dòng)的分解—等效替代
知識(shí)點(diǎn)二：實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
方案一 頻閃照相法
頻閃照相是指每隔一定時(shí)間對(duì)同一物體進(jìn)行一次照相，并將其位置呈現(xiàn)在同一張底片上的技術(shù)。它可以精確描述物體的運(yùn)動(dòng)情況，如圖所示。
小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片
思考1：根據(jù)圖片猜想，小球在水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？
思考2：應(yīng)以哪個(gè)位置為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系來(lái)研究小球的水平位移和豎直位移？
思考3：若頻閃周期為T(mén)，怎樣通過(guò)作圖得到T，2T，3T，...時(shí)間內(nèi)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移和豎直位移？
y
x
O
x4
x3
x2
x1
h
5h
3h
7h
A
B
C
D
在誤差允許的范圍內(nèi)，
四段水平位移近似相等；
且四段水平位移所用的時(shí)間相等。
豎直方向Δh=aT2
v0
C
O
A
B
平拋運(yùn)動(dòng)物體在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
平拋運(yùn)動(dòng)物體在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)
B
C
v0
A
O
方案二 分方向研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律
步驟1：探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
（1）實(shí)驗(yàn)操作：如圖所示，用小錘打擊彈性金屬片后，A 球沿水平方向拋出，同時(shí) B 球被松開(kāi)，自由下落。A、B兩球同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。觀察兩球哪個(gè)先落地。
改變小球距地面的高度和打擊的力度，重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可以用耳朵“聽(tīng)”來(lái)判斷兩球落地時(shí)刻的先后。
（2）注意事項(xiàng)
① 用小錘水平擊打在彈性金屬片中央位置，
確保 A 球能夠沿水平方向飛出；
② 調(diào)節(jié)好平拋運(yùn)動(dòng)演示器，確保用小錘擊打
彈性金屬片的同時(shí) B 球被松開(kāi)，自由下落；
③ A、B 兩小球選擇體積小、質(zhì)量大，大小、
材料、質(zhì)量完全相同的小球；
④ 確保 A、B 兩球運(yùn)動(dòng)前高度相同，且落到同一水平面上。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論
平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)
（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
兩球同時(shí)落地并發(fā)出一個(gè)聲音
步驟2：探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
（1）實(shí)驗(yàn)操作：在如圖所示的裝置中，斜槽 M 末端水平。
鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)。
在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板 N，鋼球飛出后，落到擋板上。實(shí)驗(yàn)前，先將一張白紙和復(fù)寫(xiě)紙固定在裝置的背板上。鋼球落到傾斜的擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫(xiě)紙，在白紙上留下印跡。
上下調(diào)節(jié)擋板 N，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置。
最后，用平滑曲線(xiàn)把這些印跡連接起來(lái)，就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。

（2）注意事項(xiàng)
① 調(diào)節(jié)鐵架臺(tái)，通過(guò)觀察鉛垂線(xiàn)，使鐵架臺(tái)底座水平，從而使擋板 N 水平，背板在豎直面內(nèi)；
② 斜槽的末端必須調(diào)節(jié)水平；
③ 鋼球必須從同一位置滾下；
④ 鋼球應(yīng)選比較小的，使記錄的位置盡量準(zhǔn)確。

根據(jù)步驟 1 得出的平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)法確定
“相等的進(jìn)間間隔”。再看相等的時(shí)間內(nèi)水平分運(yùn)動(dòng)的位移，進(jìn)而確定水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
（3）數(shù)據(jù)分析：
①怎樣驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是否做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？
利用豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)相同時(shí)間位移比為1∶3∶5，確定相等的時(shí)間間隔，看水平分運(yùn)動(dòng)的位移是否相等，若相等，則平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
思考與討論1：得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡后，如何選取坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸？
一般以小球出槽口時(shí)球心在白紙上的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，
以水平方向?yàn)?x 軸，以豎直方向?yàn)?y 軸。
思考與討論2：如圖曲線(xiàn) OP 是鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，如何由豎直方向的分運(yùn)動(dòng)確定“相等的時(shí)間間隔”？
豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，以起點(diǎn)開(kāi)始，相鄰相等時(shí)間間隔的位移之比為 1∶3∶5∶9∶…，在 y 軸上從 O 點(diǎn)起，據(jù)此量出各段位移，即可確定“相等的時(shí)間間隔”。
方案三 傳感器
用傳感器和計(jì)算機(jī)可以方便地描出做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的軌跡。設(shè)計(jì)原理如圖所示。
1.在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法畫(huà)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)的軌跡，下面列出了一些操作要求，你認(rèn)為哪些操作是正確的（ ）
A．通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平
B．每次釋放小球的位置必須相同
C．每次必須由靜止釋放小球
D．記錄小球的位置用的鉛筆每次必須嚴(yán)格地等距離下降
ABC
2.下列哪些因素會(huì)使“ 研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)” 實(shí)驗(yàn)的誤差增大（ ）
A．小球與斜槽之間有摩擦
B．安裝斜槽時(shí)其末端不水平
C．建立坐標(biāo)系時(shí)，以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn)
D．根據(jù)曲線(xiàn)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)，在曲線(xiàn)上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)較遠(yuǎn)
BC
3.某同學(xué)用圖示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)，他的實(shí)驗(yàn)操作是：在小球A、B處于同一高度時(shí)，用小錘輕擊彈性金屬片，使A球水平飛出，同時(shí)B球被松開(kāi)。
（1）他觀察到的現(xiàn)象是：小球A、B______（填“同時(shí)”或“不同時(shí)”落地）；讓A、B球恢復(fù)初始狀態(tài)，用較大的力敲擊彈性金屬片，A球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間將______（填“變長(zhǎng)”、“不變”或“變短”）；
（2）上述現(xiàn)象說(shuō)明：平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與______大小無(wú)關(guān)，平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是______運(yùn)動(dòng)。
【答案】同時(shí) 不變 初速度 自由落體
4.如圖是某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫(huà)出的平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，O為平拋的起點(diǎn)，在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C，測(cè)得A、B兩點(diǎn)豎直坐標(biāo)與y1為5.0cm、y2為45.0cm，A、B兩點(diǎn)水平間距Δx為40.0cm。則平拋小球的初速度為_(kāi)________m/s，若C點(diǎn)的豎直坐標(biāo)為60.0cm，則小球在C點(diǎn)的速度vc為_(kāi)_____m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10 m/s 2）。
【答案】2.0m/s 4.0m/s

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