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(共39張PPT)
第五章
探究平拋運動的特點
人教版 高中物理必修二
目錄
01
拋體運動和平拋運動
02
實驗思路
03
進行實驗
投擲標槍
急停跳投
投擲鉛球
(1)觀察下面幾項運動，標槍、籃球和鉛球投擲出后時，運動有什么共同的特點嗎？
(2)如果忽略空氣阻力的影響，那么標槍、籃球和鉛球的受力又有什么樣的共同特點？
觀察與思考
射箭比賽
空中投遞
投擲飛鏢
(1)觀察下面三幅圖片，箭、貨物和飛鏢投擲出后時，運動有什么共同的特點嗎？
(2)如果忽略空氣阻力的影響，那么箭、貨物和飛鏢的受力又有什么樣的共同特點？
觀察與思考
第一部分 拋體運動和平拋運動
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，物體只受重力的作用，這時的運動叫作拋體運動。
2．平拋運動：初速度沿水平方向的拋體運動就叫作平拋運動。
①條件: 初速度沿水平方向；
忽略空氣阻力，只受重力。
②性質：勻變速曲線運動
拋體運動和平拋運動
01
第二部分 實驗思路
(1)平拋運動的軌跡是曲線，比較復雜。目前我們比較熟悉的直線運動，根據我們已經學習的運動合成與分解的知識，我們是否將平拋運動也加以分解，并且分解為兩個較為簡單的直線運動呢？
(2)根據平拋運動速度特點和受力特點，你認為分解為哪兩個方向的分運動比較合適？
(3)根據你的判斷和分析，你認為你剛剛分解的這兩個方向上，物體分別做什么樣的運動？
思考與討論
1.研究方法：
(1)建立平面直角坐標系；
(2)化曲為直，將運動進行分解。
2.分解方向：水平方向和豎直方向分解平拋運動
初速度 受力情況 運動情況
水平方向
豎直方向
0
G
自由落體運動
v0
不受力
勻速直線運動
3.理論猜想：
實驗思路
(1)我們如何研究平拋運動的思路我們清楚了，那么我們如何在水平方向和豎直方向上去驗證我們對平拋運動的猜想呢？
(2)你是否可以設計一個實驗方案來實現這個目的？說一說你的實驗方案和大家分享一下。
思考與討論
02
第三部分 進行實驗
方案一：頻閃照相
1.現象分析：
(1)在水平方向上，平拋運動在通過相等的時間內前進的距離相同，即水平方向上的運動是__________運動。
(2)在豎直方向上，兩球運動經過相等的時間，下落相同的高度，即在豎直方向上的運動是相同的，都是__________運動。
勻速直線
自由落體
方案一：頻閃照相或視頻錄制
運動點跡 橫坐標 縱坐標
A
B
C
D
E
方案一：頻閃照相或視頻錄制
2.建系與數據測量：
(1)以拋出點小球球心位置為坐標原點，建直角坐標系。
(2)數據測量和記錄
(1)通過測量數據是否可以驗證物體所做平拋運動的軌跡是拋物線？
(2)根據平拋運動水平方向和豎直方向的運動特點，由x=v0t和 兩個方程，是否可以推導出相應的拋物線方程？試試看，如果可以，說明了什么？
(3)根據你推導得到的平拋運動軌跡方程，結合測量數據，你是否可以求出平拋運動的初速度？
思考與討論
步驟1：探究平拋運動豎直分運動的特點
方案二：描跡法
步驟1：實驗過程(1)用小錘敲擊彈性金屬片，小球A沿水平方向飛出，做平拋運動；同時小球B被釋放，做自由落體運動，觀察兩球的運動軌跡，比較它們落地時間的先后；
(2)改變敲擊彈性金屬片的力度，從而改變A球的水平初速度．判斷并觀察比較兩球落地的時間和運動軌跡；
方案二：描跡法
步驟1:實驗過程(3)觀察結果：可以觀察到兩個小球同時落地．改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，兩個小球仍同時落地．
(4)實驗結論：平拋運動的豎直分運動是自由落體運動． 實驗也可以通過聽兩個小球落地聲音來判斷兩個小球是否同時落地，若兩個小球落地時只有一個聲音，表明兩個小球同時落地．
方案二：描跡法
方案二：描跡法
步驟2：探究平拋運動水平分運動的特點
實驗器材：平拋運動實驗器，小鋼球，刻度尺，白紙，復寫紙，2塊三角板，鉛筆．
方案二：描跡法
實驗過程:(1)按照如圖所示安裝實驗裝置．(2)將一張白紙和復寫紙固定在裝置的背板上．(3)調節斜槽M末端水平．(4)讓鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運動．鋼球落到傾斜的擋板上后，就會擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡．(5)上下調節擋板N，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球所經的多個位置．(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．
方案二：描跡法
(7)根據軌跡確定水平分運動的規律．①根據步驟1得出的平拋運動在豎直方向分運動的自由落體運動規律，取“相等的時間間隔”。 根據自由落體運動的位移公式h＝gt2/2我們可以得出，在相鄰相等的時間間隔內物體所發生的位移之比為1:3:5:…:(2n＋1)，那么我們就可以從坐標系的縱軸上選取長度分別為h,3h,5h的相鄰線段，即選取縱坐標分別為h,4h,9h的三個點，如圖所示．
方案二：描跡法
②在平拋的軌跡上找出水平分運動在相鄰相等的時間間隔里所到達的位置，例如O、A、B、C等點，就找出了水平分運動在相鄰相等的時間間隔內所發生的位移．③相等時間內水平方向的位移在實驗誤差允許的范圍內相等，進而確定水平分運動的規律是勻速直線運動．
方案二：描跡法
建系與數據處理：
(1)以拋出點小球球心位置為坐標原點，建直角坐標系。
(2)用平滑的曲線擬合平拋運動的軌跡。
(3)數據測量和記錄
運動點跡 橫坐標 縱坐標
A
B
C
方案二：描跡法
(1)通過測量數據是否可以驗證物體所做平拋運動的軌跡是拋物線？
(2)根據平拋運動水平方向和豎直方向的運動特點，由x=v0t和 兩個方程，是否可以推導出相應的拋物線方程？
(4)根據你推導得到的平拋運動軌跡方程，結合測量數據，你是否可以求出平拋運動的初速度？
(3)根據測量數據，請作出y與x2的圖像，由畫出的圖像，我們是否可以判定平拋運動的軌跡是拋物線？
思考與討論
注意事項：(1)為了保證實驗精度，必須保證背板處于豎直平面內，使平拋軌道的平面靠近板面。(2)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止落下．(3)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背板上的投影點．
方案二：描跡法
誤差分析：(1)安裝斜槽時，其末端不水平．(2)鋼球做平拋運動時受空氣阻力影響．(3)鋼球每次滾下的初位置不相同．(4)建立坐標系時，誤將斜槽口在背板上的投影點作為坐標原點.
方案二：描跡法
方案二：描跡法
拓展學習：用傳感器和計算機研究平拋運動
探究平拋運動的特點
平拋運動
實驗思路
實驗方案
化曲為直，研究水平方向和豎直方向
頻閃照相
特點
性質
只受重力，初速度水平
勻變速曲線運動
描跡法
水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動
平拋運動的軌跡為拋物線
課堂小結
自由落體
1．小球A由斜槽滾下，從桌邊水平拋出，當它恰好離開桌邊緣時小球B從同樣高度處自由下落，頻閃照相儀拍到了兩球下落過程中四個時刻的位置，如圖所示。已知背景的方格紙每小格的邊長為2.4cm，頻閃照相儀的閃光頻率為10Hz。
（1）比較A、B兩球下落的頻閃軌跡，可知A球做平拋運動時，在豎直方向上做 運動。
課堂練習
（2）利用這張照片可求出當地的重力加速度大小為 m/s2。（3）A球離開桌邊時的速度大小為 m/s。
9.6
0.72
課堂練習
2．用如圖甲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。
課堂練習
（1）關于“研究物體平拋運動”實驗，下列說法正確的是( )
A．安裝斜槽時其末端切線應水平
B．鋼球與斜槽之間有摩擦會增大實驗誤差
C． 建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點
D．鋼球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開始釋放
AD
課堂練習
（2）某同學通過實驗得到的軌跡如圖乙所示，已知每個小方格的邊長為0.45cm，重力加速度g=10m/s2。則鋼球做平拋運動的初速度大小為 m/s（計算結果保留兩位有效數字）。
0.45
課堂練習
3．2023年夏天，異常炎熱，這注定水槍玩具銷售火爆，不僅兒童玩水，甚至成人也開始玩。有一種電動水槍，它有三種模式，一種是散射，一種是直線連續噴射，還有一種是脈沖式發射。某同學想測定后兩種模式水槍的發射速度。他進行了如下操作（取g=10m/s2）：
課堂練習
（1）將電動水槍水平固定在鐵架臺上，采用直線連續噴水模式，按壓扳機后細水柱沿直線噴出，在空中劃出一條曲線。在鐵架臺后面平行于水槍豎直固定一塊坐標板，使O點處于槍口位置，x軸與槍口在同一水平線上，水槍噴水后用手機拍照，得到如圖乙所示的軌跡。根據圖中軌跡可得初速度v0= m/s；（結果保留三位有效數字）
1.25
課堂練習
（2）改用脈沖發射方式，每次發射都射出一個“水彈”（很短的小水柱）。測出槍口的高度及“水彈"的射程。改變水槍高度，多次實驗。根據實驗數據作出槍口高度y與射程的平方x2關系圖線如圖丙所示：由圖可知水槍發射“水彈”的初速度大小為 m/s。
10
課堂練習
授課完畢！

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