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(共25張PPT)
5.3 實驗：探究平拋運動的特點
1.知道什么樣的運動是拋體運動。
2.知道平拋運動的特點，會用運動分解的方法分析兩個分運動。
3.會設(shè)計實驗探究平拋運動兩個分運動的特點，會描繪平拋運動的軌跡。
滾落的小球
飛出的賽車
投出的炸彈
拋出的籃球
思考：這幾個物體的運動有什么樣的共同點呢？
一、拋體運動和平拋運動
演示1：觀察斜向上拋出的粉筆
的運動軌跡
v0
演示2：觀察水平桌面上的小球被碰后，以一定的水平初速度離開桌面后所做的運動軌跡
v0
在空氣阻力可以忽略的情況下，粉筆和小球的運動都屬于 拋體運動 。
1.拋體運動：以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力作用的運動。
2.平拋運動：初速度沿水平方向的拋體運動。
3.平拋運動的特點：
（1）初速度沿水平方向；
（2）只受重力作用。
1.實驗思路
（1）基本思路
根據(jù)運動的分解，把平拋運動分解為不同方向上兩個相對簡單的直線運動，分別研究物體在這兩個方向的運動特點。
（2）平拋運動的分解
可以嘗試將平拋運動分解為水平方向的分運動和豎直方向的分運動。
二、實驗：探究平拋運動的特點
2.進行實驗
方案一：頻閃照相（或錄制視頻）的方法
x
y
O
x1
x2
x3
x4
y1
y2
y3
y4
步驟1：探究平拋運動豎直分運動的特點
方案二：對比分析法
（1）如何證明豎直方向是自由落體運動？
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 B 球被松開，自由下落。A、B兩球同時開始運動。觀察兩球哪個先落地。
改變小球距地面的高度和打擊的力度，重復(fù)這個實驗。
實驗時，也可以用耳朵“聽”來判斷兩球落地時刻的先后。
（2）探究平拋運動豎直方向的運動特點時的注意事項
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)好平拋運動演示器，確保用小錘擊打
彈性金屬片的同時 B 球被松開，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 兩球運動前高度相同，且落到同一水平面上。


（3）探究平拋運動豎直方向運動特點時，A、B 兩球哪個先落地？說明什么？
觀察發(fā)現(xiàn)，A、B 兩球同時落地。
改變小球距地面的高度和打擊的力度，重復(fù)實驗時，兩球在空中的運動時間和 A 球的水平初速度大小發(fā)生改變，但 A、B 兩球總是同時落地。
說明：A 球在豎直方向的運動與 B 球完全相同，
平拋運動在豎直方向的運動為自由落體運動。
步驟2：探究平拋運動水平分運動的特點
方案二：對比分析法
（1）如何證明水平方向是勻速直線運動？
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動。
在裝置中有一個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。實驗前，先將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上。
鋼球落到傾斜的擋板上后，就會擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡。
上下調(diào)節(jié)擋板 N，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。
最后，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。

（2）探究平拋運動水平方向的運動特點時的注意事項
① 調(diào)節(jié)鐵架臺，通過觀察鉛垂線，使鐵架臺底座水平，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 得出的平拋運動在豎直方向分運動的規(guī)律，設(shè)法確定
“相等的進間間隔”。再看相等的時間內(nèi)水平分運動的位移，進而確定水平分運動的規(guī)律。
（3）得到鋼球做平拋運動的軌跡后，如何選取坐標(biāo)原點和坐標(biāo)軸？
一般以小球出槽口時球心在白紙上的投影點為坐標(biāo)原點，
以水平方向為 x 軸，以豎直方向為 y 軸。
（4）如圖曲線 OP 是鋼球做平拋運動的軌跡，如何由豎直方向的分運動確定“相等的時間間隔”？
豎直分運動為自由落體運動，以起點開始，相鄰相等時間間隔的位移之比為 1∶3∶5∶9∶…，在 y 軸上從 O 點起，據(jù)此量出各段位移，即可確定“相等的時間間隔”。
3.數(shù)據(jù)分析（方案二）
在豎直方向由原點（拋出點）開始連續(xù)
截取連續(xù)四段位移 OE、OF、OG、OH
分別為 h、4h、9h、16h 。
在軌跡曲線上找到相對應(yīng)的位置，并在
水平方向上標(biāo)出對應(yīng)的點，并測量四段
位移 AB、BC、CD、DE的長度，并判
斷它們是否相等。
在誤差允許范圍內(nèi),四段位移近似相等
四段位移所用時間相等
在水平方向相等時間
內(nèi)的位移是相等
平拋運動在水平方向的
分運動是勻速直線運動
平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動
平拋運動的特點
4.誤差分析（方案二）
（1）A、B 兩球由于不完全相同，因而在空中所受阻力不同，產(chǎn)生誤差。
（2）探究平拋運動豎直方向的運動特點時，用小錘擊打彈性金屬片時，A 球不能完全水平飛出，B 球不能立即被松開、同時下落，產(chǎn)生誤差。
（3）安裝斜槽時，其末端切線不水平，導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運動，產(chǎn)生誤差。
（4）建立坐標(biāo)系時，坐標(biāo)原點的位置確定不準(zhǔn)確，導(dǎo)致軌跡上各點的坐標(biāo)不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤差。
（5）小球每次自由滾下時起始位置不完全相同，導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差。
（6）確定小球運動的位置時不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致誤差。
（7）量取軌跡上各點坐標(biāo)時不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致誤差。
5.實驗注意事項（方案二）
(1) 保證斜槽末端的切線必須水平。
(2) 木板平面豎直且平行于小球平拋的軌道平面，并使小球的運動靠近
木板但不接觸。
(3) 坐標(biāo)原點不在斜槽口的末端，應(yīng)在槽口上方小球球心處。
O
O′
(4) 小球應(yīng)在同一位置無初速自由釋放；釋放的高度要適當(dāng)，使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布，從而減小測量誤差
(5) 實驗過程中木板不能動
(6)要在平拋軌道上選取距O點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。
1.在某同學(xué)利用如圖所示實驗裝置繪制小球做平拋運動的軌跡，關(guān)于此實驗，下列說法錯誤的是 (　　 )
A．斜槽軌道必須光滑且末端沿水平方向
B．小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下
C．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運動軌跡，記錄
的點應(yīng)適當(dāng)多一些
D．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運動軌跡，應(yīng)該
用平滑曲線把各記錄點連起來
A
2.(多選)在探究平拋運動的特點實驗中，某同學(xué)只記錄了小球運動途中的A、B、C 三點的位置，取A 點為坐標(biāo)原點，則各點的位置坐標(biāo)如圖所示，當(dāng) g＝ 10 m/s2 時，下列說法正確的是（ ）
A. 小球拋出點的位置坐標(biāo)是 ( 0，0 )
B. 小球拋出點的位置坐標(biāo)是 ( ─10，─ 5 )
C. 小球平拋初速度為 2 m/s
D. 小球平拋初速度為 1 m/s
BD
3.如圖是實驗室內(nèi)研究平拋運動的裝置。
該實驗中，讓小球多次從斜槽上由靜止?jié)L下，在白紙上依次記下小球的位置，同學(xué)甲和同學(xué)乙得到的記錄紙分別如圖甲、乙所示，從圖中明顯看出甲的實驗錯誤是________________，乙的實驗錯誤是______________________________。
斜槽末端不水平
每次由靜止釋放小球的位置不同
4.兩個同學(xué)根據(jù)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(xué)采用如圖甲所示的裝置，擊打金屬片把 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 A 球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明____________________________________。
平拋運動在豎直方向上是自由落體運動
（2）乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置，兩個相同的弧形光滑軌道M、N，N 的末端與光滑的水平板相切，兩小鐵球 P、Q 能以相同的初速度同時分別從軌道下端水平射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是___________________________。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明____________________________________。
P 球落地時剛好和 Q 球相遇
平拋運動在水平方向上是勻速直線運動
1、平拋運動
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動。
2、平拋運動在豎直方向上是自由落體運動，
水平方向速度的大小不影響平拋運動在豎直方向上的運動；
3、平拋運動在水平方向上是勻速直線運動，
豎直方向的速度大小不影響平拋運動在水平方向上的運動。

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