資源簡介

(共57張PPT)
第五章　拋體運動
3.實驗：探究平拋運動的特點
目標導航：1.知道拋體運動和平拋運動，知道用運動分解的方法研究平拋運動.（物 理觀念） 2.知道平拋運動的條件及相應控制方法，會用獲得位置的方法確定多個 點，并會描繪平拋運動的軌跡.（科學探究） 3.會根據平拋運動的軌跡，研究平拋運 動水平和豎直分運動的特點.（科學探究） 4.通過探究平拋運動特點的實驗，了解科 學探究中獲取及處理數據的方法.（科學探究）
第*頁
研習任務一
知識　梳理
1. 拋體運動
（1）定義：以 將物體拋出，在空氣阻力 的情況下，物體只 受 作用的運動.
（2）條件：
①有一定的初速度；
②只受重力作用.
一定速度　
可忽略　
重力　
2. 平拋運動
（1）定義：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.
水平　
水平　
重力　
（3）平拋運動的性質：加速度為g的勻變速曲線運動.
第*頁
研習任務二
知識　梳理
一、實驗目的
1. 會用實驗的方法研究平拋運動的兩個分運動.
2. 學會用實驗的方法描繪平拋運動的軌跡.
3. 根據平拋運動的軌跡求平拋初速度.
二、實驗思路
1. 思路：把復雜的曲線運動分解為不同方向上兩個相對簡單的直線運動.
2. 平拋運動的分解方法
（1）平拋運動的特點
物體是沿著水平方向拋出的，在運動過程中只受到豎直向下的重力作用.
（2）分解方法
分解為水平方向的分運動和豎直方向的分運動.
三、進行實驗
1. 探究平拋運動豎直分運動的特點
（1）如圖所示，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，通過聽落地聲音判斷并觀察兩球落地的時間和位置.
（2）分別改變小球距地面的高度和小錘擊打力度，從而改變A球的水平初速度，多次 重復這個實驗，判斷并觀察比較兩球落地的時間和位置.
（3）歸納結論：處于同一高度的兩個小球，同時落地，且A球飛出一段水平距離.無 論A球的初速度多大，總是與B球同時落地，表明平拋運動的豎直分運動是自由落體 運動.
（4）用頻閃照相機對實驗過程進行拍攝，頻閃照片（如圖所示）顯示A、B兩球分別 做平拋運動和自由落體運動的軌跡.
2. 探究平拋運動水平分運動的特點
（1）將白紙和復寫紙依次固定在平拋運動實驗器上，調節實驗器的底板螺母，使其 處于水平狀態，如圖所示.
（2）將小球放在平拋運動實驗器斜槽的某一高度，無初速度釋放，小球從斜槽滾下 做平拋運動落至擋板上，撞擊擠壓復寫紙在白紙上留下印跡（一個點）.
（3）多次改變傾斜擋板的位置，重復（2）的操作，在白紙上留下一系列印跡.
（4）在白紙上確定小球做平拋運動的初始位置O，并利用重垂線確定y軸.
（5）取下白紙，用平滑曲線把這些印跡連接起來，就得到小球做平拋運動的軌跡.
（6）數據處理
用刻度尺量取OB1、B1B2、B2B3、…的長度，在實驗誤差允許的范圍內OB1＝B1B2＝ B2B3＝…，則說明小球水平方向上的運動是勻速直線運動.
研習　經典
[典例1]　（1）在“研究平拋運動”的實驗中，可以描繪出平拋物體運動的軌跡和求 出物體做平拋運動的初速度，實驗簡要步驟如下：
A. 讓小球多次從同一位置由靜止滾下，記下小球經過白紙的一系列位置
B. 安裝好器材，注意調節斜槽末端水平和平板豎直，記下小球在斜槽末端時球心在 白紙上的投影O點和過O點的豎直線
D. 取下白紙，以O為原點，以豎直方向為y軸，水平方向為x軸，建立平面直角坐標 系，用平滑曲線連接畫出小球的平拋運動軌跡
你認為該實驗合理的實驗步驟順序應為 （只填寫步驟代表字母）.
BADC　
[解析]實驗時先安裝器材，然后做實驗，最后處理數據，所以實驗步驟合理順序是BADC.
（2）該實驗中，下列措施能減小實驗誤差的是 （填字母）.
A. 斜槽軌道末端切線必須水平
B. 斜槽軌道必須光滑
C. 每次要平衡摩擦力
D. 小球每次應從斜槽不同位置由靜止釋放
A　
[解析] 安裝斜槽時，末端不水平，使得初速度不水平，會增大實驗的誤差，所以斜槽軌道末端切線必須水平，故A正確；為了保證小球的初速度相等，每次從斜槽的同一位置由靜止釋放小球，斜槽不需要光滑，即小球與斜槽之間有摩擦，不會增大誤差， B、C、D錯誤.
（3）在該實驗中，某同學以拋出點為坐標原點，初速度方向為x軸的正方向，豎直向 下為y軸的正方向，建立一個直角坐標系xOy，如圖所示，軌跡上點A的坐標為（14.0 cm，20.0 cm），重力加速度g取10 m/s2，則該小球拋出時的水平初速度大小 為 m/s.
0.7　
實驗中的注意事項
（1）實驗中必須調整斜槽的末端切線水平；
（2）要以小球在斜槽末端時球心在背板上的投影點為坐標原點；
（3）小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放.
[訓練1]　在“研究平拋運動”實驗中：
（1）①圖甲是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的 方法，坐標原點應選小球在斜槽末端點時的 .
A. 球心
B. 球的上端
C. 球的下端
B　
②（多選）在此實驗中，下列說法正確的是 .
A. 斜槽軌道必須光滑
B. 記錄的點應適當多一些
C. 用光滑曲線把所有的點連接起來
D. y軸的方向根據重垂線確定
BD　
解析：①題干中用鉛筆標注小球的最高點作為小球軌跡的記錄點，所以坐標原 點也應選擇小球的上端，選項B正確.②實驗過程中，斜槽不一定光滑，只要能 夠保證小球從同一位置靜止釋放，即使斜槽粗糙，小球離開斜槽末端時的速度 也是一樣的，選項A錯誤；記錄點適當多一些，能夠保證描點更加準確，選項B 正確；連線時不是連接所有的點，偏差比較大的點要舍去，選項C錯誤；y軸方 向由重垂線確定，選項D正確.
（2）圖乙是利用圖甲裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可判斷實驗操作 錯誤的是 .
A. 釋放小球時初速度不為零
B. 釋放小球的初始位置不同
C. 斜槽末端切線不水平
C　
解析：由題圖乙可知，小球做斜拋運動，說明斜槽末端沒有水平放置，選項C符合題意.
（3）圖丙是利用穩定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是 .
B　
解析：題圖丙B中，插入瓶中的直吸管使得該吸管上端處的壓強與外界氣壓相等，則兩吸管上端處的壓強差恒定，保證液面下降到直吸管上端處的一段時間內，可以得到穩定的細水柱，符合題意.題圖丙C中，直吸管上端在水面上，則水面上方與外界氣壓相等，因而隨著水面不斷下降，出水管上端處壓強不斷降低，出水速度不斷減小，不符合題意，選項B正確.
第*頁
研習任務三
研習　經典
[典例2]　（2023·浙江6月選考）在“探究平拋運動的特點”實驗中：
（1）用圖1裝置進行探究，下列說法正確的是 .
A. 只能探究平拋運動水平分運動的特點
B. 需改變小錘擊打的力度，多次重復實驗
C. 能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點
B　
[解析]圖1裝置只能用于探究平拋運動豎直分運動的特點，
選項A、C錯誤，故選B.
（2）用圖2裝置進行實驗，下列說法正確的是 .
A. 斜槽軌道M必須光滑且其末端水平
B. 上下調節擋板N時必須每次等間距移動
C. 小鋼球從斜槽M上同一位置靜止滾下
C　
[解析]用圖2裝置進行實驗時，斜槽末端必須水平，但軌道不必光滑，選項A錯誤；調節水平擋板N時，不需要等間距移動，只要能把小球的軌跡記錄下來即可，選項B錯誤；為了保證小球平拋初速度相同，小球必須從M上同一位置靜止滾下，選項C正確.
（3）用圖3裝置進行實驗，豎直擋板上附有復寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時 的點跡.實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點靜止滾下，撞擊擋 板留下點跡0，將擋板依次水平向右移動x，重復實驗，擋板上留下點跡1、2、3、4. 以點跡0為坐標原點，豎直向下建立坐標軸y，各點跡坐標值分別為y1、y2、y3、y4.測 得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為 .
D　
[訓練2]　（2024·安徽蚌埠第二中學月考）在做“探究平拋運動的特點”的實驗時， 為了確定小球不同時刻在空中所通過的位置，實驗時用了如圖所示的裝置.
先將斜槽軌道的末端調整水平，在一塊平整的木板表面釘上
白紙和復寫紙，將該木板豎直立于水平地面上，使小球從斜
槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下
痕跡A；將木板向遠離槽口的方向平移距離x，再使小球從斜
槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；
將木板再向遠離槽口的方向平移距離x，小球再從斜槽上緊
靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C. 若測得木板每次移動距離x＝10.00 cm，A、B間距離y1＝5.02 cm，B、C間距離y2＝14.82 cm.請回答以下問題：
（2）小球初速度的值為v0＝ m/s；
x

　
1.00　
（3）小球從A點運動到C點所用的時間為 s.
0.20　
第*頁
課堂強研習 合作學習 精研重難
課后提素養
1. 如圖所示，用小錘輕擊彈簧金屬片，A球向
水平方向飛出，同時B球被松開，豎直向下運動.
（1）用不同的力打擊彈簧金屬片，可以觀察到 .
A. A球運動路線不同，B球的運動線路相同
B. A、B兩球運動路線相同
C. A、B兩球同時落地
D. 力越大，A、B兩球落地時間間隔越大
解析：打擊力度不同，A球平拋初速度不同，運動路線不同，但B球始終做自由落體 運動，所以B球路線相同，A正確，B錯誤；因為A、B兩球豎直方向均為自由落體運 動，所以運動時間相同，C正確，D錯誤.
AC　
（2）改變此裝置距地面的高度，重復上述實驗，仍然可以看到相同的實驗現象，根 據此現象分析可知 　 　.
A. 小球A在水平方向做勻速運動
B. 小球A在水平方向做勻加速運動
C. 小球B在豎直方向做勻加速運動
D. 小球A與B在豎直方向運動規律相同
解析：改變高度，仍看到相同現象，說明小球A與B在豎直方向運動規律相同，選項D 正確.
D
2. 三個同學根據不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規律”的實驗：
（1）甲同學采用如圖（a）所示的裝置，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 .
解析：在打擊金屬片時，金屬片把A球沿水平方向彈出，做平拋運動，同時B球被松 開，做自由落體運動，兩小球同時落地，說明A球與B球在豎直方向的運動規律相 同，即平拋運動在豎直方向上做自由落體運動.
平拋運動在豎直方向上做自由落體運動
解析：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，小鐵球P做平 拋運動，小鐵球Q在水平方向做勻速直線運動，可以看到：P球落地時剛好和Q球相 遇；若僅改變弧形軌道M的高度，P、Q仍以相同的初速度同時分別從軌道下端水平 射出，仍能相碰，這說明初速度相同時，平拋運動在水平方向的運動規律與勻速直線 運動規律相同，即平拋運動在水平方向上做勻速直線運動.
P球落地
時剛好和Q球相遇　
平拋運動在水平方向上做勻速直線運動
（3）丙同學采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖（c）所示的“小球做平拋運動”的照 片.圖中每個小方格的邊長為10 cm，則由圖可求得拍攝時每 s曝光一次，該小 球平拋的初速度大小為 m/s，經過b點時速度大小為 m/s.（取g＝10m/s2）
解析：平拋運動可分解為豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動.
0.1　
2　
2.5　
3. 在“研究平拋運動”的實驗中，采用圖甲所示的實驗裝置，其簡圖如圖乙所示， 水平拋出的小球落入接球槽中，通過復寫紙在白紙上留下點跡.
（1）（多選）下列說法正確的是 .
A. 小球運動時可以與豎直板相接觸
B. 固定斜槽時，必須保證斜槽末端切線水平
C. 在研究一條運動軌跡時，小球每次都要從同一位置由靜止開始釋放
D. 為了準確地描出小球運動的軌跡，必須把所有的點連接起來
BC　
解析：若小球運動中與豎直擋板接觸，會增加摩擦力，從而導致小球所做運動不是平 拋運動，故A錯誤；為了使小球離開斜槽末端時速度水平從而能平拋，則斜槽末端切 線水平，故B正確；為了描繪同一個平拋運動的軌跡，必須使小球多次從斜槽末端飛 出的初速度大小相同，則要從同一位置由靜止開始釋放小球，故C正確；準確地描出 小球運動的軌跡時用平滑的曲線把大多數點連接起來，舍去誤差大的點，故D錯誤.
（2）實驗中小球碰到接球槽會在復寫紙下面的白紙上留下相近的兩個點（如圖丙所 示），應該取 （填“左邊”或“右邊”）的點進行測量.
解析：接球槽上的兩個點跡，左邊是平拋的落點，右邊的點是小球反彈后留下的點， 故應該取左邊的點測量更準確.
左邊　
（3）圖丁是實驗中小球從斜槽上不同位置下落獲得的兩條軌跡，圖線①所對應的平 拋運動的初速度 （填“較小”或“較大”），圖線②所對應的小球在斜槽上 釋放的位置　 　（填“較低”或“較高”）.
解析：兩條平拋的軌跡，取相同的豎直高度，則平拋的時間相同，由x＝v0t可知，圖線①的水平位移長，其初速度較大，需要從較高的位置滾下獲得較大初速度，則圖線②所對應的小球在斜槽上釋放的位置較低.
較大　
較低　
第*頁
課時作業（三）　實驗:探究平拋運動的特點
[基礎訓練]
A. 加速度相同
B. 加速度不同
C. 速度大小相等
D. 速度方向相同
解析：小球做平拋運動，只受重力，所以加速度均為重力加速度g，故A正確，B錯 誤；由于小球平拋運動的軌跡是拋物線，所以小球在不同位置時，速度方向不同，而 且速度大小越來越大，故C、D錯誤.
A
1
2
3
4
5
6
7
A. 安裝有斜槽的木板時，一定要注意木板是否豎直
B. 安裝有斜槽的木板時，只需注意小球不和木板發生摩擦
C. 每次實驗都要把小球從同一位置由靜止釋放
D. 實驗的目的是描繪出小球的運動軌跡，分析平拋運動的規律
解析：安裝有斜槽的木板時，必須使斜槽末端切線水平，使木板豎直，以確保小球水 平飛出和正確畫出小球的運動軌跡，A正確，B錯誤；小球每次從斜槽上的同一位置 由靜止開始滾下，可保證小球初速度不變，C正確；由實驗目的可知，D正確.
ACD
1
2
3
4
5
6
7
3. 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；
解析：小錘輕擊彈性金屬片時，通過實驗可以觀察到它們同時落地.
同時
1
2
3
4
5
6
7
（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”）；
解析：讓A、B球恢復初始狀態，用較大的力敲擊彈性金屬片，由于兩球下落的豎直 高度不變，則A球在空中運動的時間將不變.
不變
1
2
3
4
5
6
7
（3）上述現象能說明 　.
A. 僅能說明平拋運動水平方向做勻速直線運動
B. 僅能說明平拋運動豎直方向做自由落體運動
C. 既能說明平拋運動水平方向做勻速直線運動又能說明平拋運動豎直方向做自由落 體運動
解析：由于實驗中觀察到兩球同時落地，說明兩球在豎直方向的運動規律相同，故僅 能說明平拋運動豎直方向做自由落體運動，B正確.
B
1
2
3
4
5
6
7
4. （2024·江蘇南通期末改編）用如圖甲所示的裝置“探究平拋運動的特點”，M為 斜槽，N為水平放置的可上下調節的傾斜擋板.
（1）除了硬背板（含固定支架）、小球、斜槽M、重垂線、傾斜擋板N、鉛筆、圖 釘、白紙、復寫紙之外，下列器材中還需要的是 .
A. 停表 B. 刻度尺 C. 天平 D. 彈簧測力計
解析：本實驗需要使用刻度尺測量長度，不需要停表測時間，時間利用位移計算，不 需要使用天平和彈簧測力計測量質量和重力，故選B.
B　
1
2
3
4
5
6
7
（2）以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的是 .
A. 要求斜槽軌道光滑且末端保持水平
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. 描小球的運動軌跡時，描繪的點可以用折線連接
解析：本實驗中斜槽軌道不要求光滑，A不合理；由于要畫同一運動的軌跡，必須每 次在相同位置由靜止釋放小球，以保證相同的平拋初速度，B不合理，C合理；利用 描點法描繪運動軌跡時，應將各點用平滑的曲線連接，不能連成折線，D不合理.故 選C.
C　
1
2
3
4
5
6
7
[能力提升]
5. （2024·廣東廣州大學附中期中）圖甲為某種管口出水方向可調的瓶裝水電動取水 器，某實驗小組利用平拋運動規律測量該取水器取水時的流量（等于單位時間內流出 水的體積）.實驗方案如下：
（1）利用儀器測量取水器出水管內徑d；
（2）調節取水器管口方向，使水從管口沿 方向射出；
解析：由于是利用平拋運動規律測量該取水器取水時的流量，因此應讓取水器啟動后水從管口沿水平方向射出.
水平　
1
2
3
4
5
6
7
（3）待水在空中形成穩定的彎曲水柱后，緊貼水柱后方放置白底方格板（已知每個 正方格的邊長為L），并利用手機正對水柱拍攝照片，取水柱上的三個點a、b、c，如 圖乙所示，圖中a點 （選填“是”或“不是”）平拋的起點；
不是　
解析：ab，bc間水平位移相等，則運動時間間隔相等，若a點為平拋運動的起點，則ab，bc間豎直位移之比應為1∶3，而圖中豎直位移之比為3∶5，因此a點不是平拋的起點.
1
2
3
4
5
6
7

1
2
3
4
5
6
7
（5）由上述信息可計算得出取水器取水時的流量Q＝ （用L、g、d表示）.

1
2
3
4
5
6
7
6. （2024·河北石家莊二中期末）如圖是實驗老師用手機拍攝的自制飛鏢水平拋出后 的運動合成照片，圖中黑色豎條是固定在背景板上的刻度尺，為精確研究此照片，老 師又用計算機軟件精確繪制了與此照片吻合的曲線，以拋出點為坐標原點O，水平方 向為x軸，豎直方向為y軸，建立xOy直角坐標系，以間隔T＝0.04 s選取測量位置， A、B、C、…、I、J各點對應飛鏢位置的坐標值記錄在表格中.
1
2
3
4
5
6
7
位置 O A B C D E
x/m 0 0.136 0.264 0.384 0.498 0.605
y/m 0 0.007 69 0.030 1 0.066 5 0.116 0.178
位置 F G H I J —
x/m 0.705 0.890 0.974 1.050 —
y/m 0.251 0.336 0.430 0.535 0.648 —
1
2
3
4
5
6
7
（1）根據數據表中y坐標的系列數據，判斷該飛鏢在豎直方向上的速度變化情況 是 ，加速度變化情況是 .
解析：根據表中數據可以看出，相等時間內飛鏢沿豎直方向的位移越來越大，可知飛 鏢在豎直方向上的速度逐漸增大，即做加速運動；根據勻變速直線運動規律Δy＝ at2，結合題中數據可以判斷，加速度逐漸減小.
（2）根據數據表中x坐標的系列數據，估測數據表中空白處的坐標值可能 是 .
解析：根據表中數據可知，相同時間內飛鏢的水平分位移減小，說明水平方向有阻力 作用，根據Δx＝at2＝定值，計算可知Δx＝－0.007 m，所以xG＝（0.705－0.605－ 0.007） m＋0.705 m≈0.80 m.
逐漸增大　
逐漸減小　
0.80　
1
2
3
4
5
6
7
（3）估算飛鏢到達E點時的豎直分速度的大小是 .（結果均保留2位有效 數字）
1.7 m/s　
1
2
3
4
5
6
7
7. （2024·江蘇鹽城測試）圖甲是“研究平拋運動的特點”的實驗裝置圖.
（1）實驗前應對實驗裝置反復調節，直到斜槽末端切線 .實驗時每次將小球 從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋的 .
解析：為了保證小球從斜槽末端拋出時的初速度水平，斜槽末端切線應水平.實驗時 每次將小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋的初速度相同.
水平　
初速度相同　
1
2
3
4
5
6
7
（2）圖乙是根據正確實驗取得的數據描出的運動軌跡，其中O為拋出點，則此小球 做平拋運動的初速度為 m/s.（重力加速度g取9.8 m/s2）
1.6　
1
2
3
4
5
6
7
（3）在另一次實驗中將白紙換成方格紙，每小格的邊長L＝5 cm，通過實驗記錄了小 球在運動途中的三個位置，如圖丙所示，則該小球做平拋運動的初速度 為 m/s，B點的豎直分速度為 m/s.（重力加速度g取10 m/s2）
1.5　
2　
1
2
3
4
5
6
7

展開更多......

收起↑