人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点教课内容课件ppt

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《速度与激情7》中主角多米尼克驾驶一辆红色跑车与大反派展开终极一战。危险关头，多米尼克驾车在高空穿越三座迪拜的摩天大厦，这一惊险飞车场面令人瞠目结舌。其中包含着怎样的物理知识呢？
下列物体的运动有什么样的共同点呢？
探究1 思考小球的运动特点
在水平桌面上放一个小球，给小球一个水平初速度v0，忽略空气阻力，小球将做怎样的运动？其运动轨迹如何？对于小球所做的曲线运动，我们应该如何进行研究？
必备知识1 平抛运动的条件
物体具有水平方向的初速度。
运动过程中只受重力作用。
【例1】 如图所示是用频闪照相方法记录做平抛运动的小球，每隔相等的时间的位置图。当小球在不同位置时（　　） 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】小球做平抛运动，只受重力，所以加速度均为重力加速度g，故A正确；由于小球的运动轨迹是曲线，所以速度方向不同，而且速度大小越来越大，故选A。
对于平抛运动这种曲线运动，我们可以结合运动的合成与分解进行研究。如果我们将平抛运动分解到水平方向和竖直方向，大家猜测一下这两个分运动是怎样的呢？如何设计实验进行探究？
探究2 如何确定研究平抛运动的思路？
必备知识2 平抛运动的分运动
平抛运动的水平分运动为匀速直线运动。
平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。
【例2】为了探究平抛运动规律，老师做了如下两个演示实验： （1）为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图甲所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。关于该实验，下列说法正确的有：_________；A．若两球的质量不同，则两球落到地面所用的时间不同B．只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论C．应改变小球离地的高度和小锤击打的力度多次实验D．本实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动（2）如图乙所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中M轨道末端水平，N轨道的末端与光滑的水平地面相切。两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度同时从轨道M、N的末端射出，观察到P落地时与Q相遇。只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象。这说明： 。
平抛运动在水平方向做匀速直线运动
【解析】(1) A．A球水平抛出，B球做自由下落，这两种运动下落时间只跟下落高度有关，与质量无关，两球下落高度相同，下落时间相同，故A错误；B．只做一次实验具有偶然性，不能得到实验结论，故B错误；C．为了避免偶然误差，应改变小球离地的高度和小锤击打的力度多次实验，故C正确；D．这个实验中两球同时下落同时落地，本实验只能说明A球在竖直方向做自由落体运动，故D错误。故选C。(2)两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度v0同时从轨道M、N的末端射出，Q在光滑水平面上做匀速直线运动，观察到P落地时与Q相遇，说明做平抛运动的P在相同时间内水平移动的位移与Q相同，只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
如果通过频闪照相的方式得出了平抛运动的轨迹，能否从中直接研究平抛运动的规律呢？我们又该如何分析和处理数据呢？你猜想这些数据会具有怎样的特点？
探究3 如何根据轨迹研究平抛运动？
从O点抛出之后，经过时间 T、2T、3T、4T 依次到达A、B、C、D四点，测量可知：水平方向，x1=x2=x3=x4.竖直方向，Δh=2h=aT2.
水平方向做匀速直线运动
竖直方向做自由落体运动
【例3】某同学采用频闪照相法拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L=2.5cm，重力加速度取g=10m/s2。则该小球做平抛运动的初速度大小为_______。
【解析】平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；已知L=2.5cm=0.025m在竖直方向由△h=L=gT2可得T=0.05s水平方向匀速直线运动由x=2L=v0t可得v0=1m/s
关键能力 平抛运动可以分解为水平方向和竖直方向的分运动
【例4】在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，以A为坐标原点，建立坐标系，如图所示。则小球平抛初速度大小为_______m/s；小球做平抛运动的初始位置坐标为______m、______m。（取g=10m/s2）
【解析】竖直方向Δy=0.1m=gT2 解得T=0.1s
B点的竖直速度为vy=yBC/2T=2m/s，说明从初始位置到B点的时间为tOB=vy/g=0.2s，可知O、B两点之间的距离为xOB=v0tOB=0.2m，yOB=vytOB/2=0.2m，因此小球做平抛运动的初始位置坐标为（-0.1m，-0.05m）
水平方向xAB=xBC=0.1m=v0t 解得v0=1m/s
让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与木板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹，多次实验，就能得到钢球做平抛运动的轨迹。
让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，先目测小球的运动轨迹，然后将铅笔靠近坐标纸。若小球刚好从笔尖下经过，则在坐标纸上描下一个点迹，多次实验，用平滑的曲线连接各点，就能得到钢球做平抛运动的轨迹。
倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴, 水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。
用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。物体 A 在做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声—红外接收装置 B。B盒通过测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此确定物体 A 的位置。
【例5】在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标（x0，y0）。
①下列说法正确的是_______。 A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来 C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
②根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0= 。
③在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是 。
确保多次运动的轨迹相同