【課件】新高考一輪復(fù)習(xí)第4章第4講實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)課件

第一講曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解基礎(chǔ)回顧基本實(shí)驗(yàn)要求探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解原理，平拋運(yùn)動(dòng)可看作沿豎直方向和水平方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。在水平和豎直兩個(gè)方向中，先研究其中一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再設(shè)法分析另外一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材：小錘一個(gè)、兩個(gè)相同的小鐵球、平拋豎落儀一個(gè)。2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材：斜槽、鋼球、白紙、復(fù)寫紙、鉛垂線、鉛筆、平拋鐵架臺(tái)(有背板及水平放置的可上下調(diào)節(jié)的擋板)。實(shí)驗(yàn)器材基礎(chǔ)回顧基本實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)步驟1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

如圖甲所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動(dòng)；同時(shí)B球被松開，自由下落。A、B兩球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)。觀察兩球哪個(gè)先落地。分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(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?；A(chǔ)回顧基本實(shí)驗(yàn)要求2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)在圖乙所示的裝置中，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。實(shí)驗(yàn)步驟基礎(chǔ)回顧基本實(shí)驗(yàn)要求數(shù)據(jù)處理1．平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)觀察發(fā)現(xiàn)，A、B兩球同時(shí)落地。改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)落地。說(shuō)明A球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與B球完全相同，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)。2.平拋運(yùn)動(dòng)水平方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)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)?/p>

x軸，以豎直方向?yàn)?/p>

y軸，建立坐標(biāo)系。因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，所以從起點(diǎn)開始，相鄰相等時(shí)間間隔的豎直分位移之比為1∶3∶5∶…，據(jù)此可確定相等的時(shí)間間隔小球所在的位置，在

x軸上從

O點(diǎn)起，量出相等時(shí)間間隔內(nèi)的水平位移，可知各段位移相等，故平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)?；A(chǔ)回顧基本實(shí)驗(yàn)要求誤差分析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(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)時(shí)，用小錘擊打彈性金屬片時(shí)，A球不能完全水平飛出，B球不能立即被松開、同時(shí)下落，產(chǎn)生誤差。3．安裝斜槽時(shí)，其末端切線不水平，導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生誤差。4．建立坐標(biāo)系時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)的位置確定不準(zhǔn)確，導(dǎo)致軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤差。5．小球每次自由滾下時(shí)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(yùn)動(dòng)的位置時(shí)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致誤差。7．量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致誤差?；A(chǔ)回顧基本實(shí)驗(yàn)要求注意事項(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)好平拋豎落儀，確保用小錘擊打彈性金屬片的同時(shí)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(yùn)動(dòng)前高度相同，且落到同一水平面上。5．調(diào)節(jié)鐵架臺(tái)，通過(guò)觀察鉛垂線，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)。6．斜槽的末端必須調(diào)節(jié)水平。7．鋼球必須從同一位置滾下。8．鋼球應(yīng)選比較小的，使記錄的位置盡量準(zhǔn)確。

在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_________。(2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和

y軸，豎直線是用_________來(lái)確定的。(3)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的軌跡是否準(zhǔn)確的一般方法是：在水平方向從起點(diǎn)處取兩段連續(xù)相等的位移，

再作平行于

y軸的直線交于曲線兩點(diǎn)，則兩段

y軸位移大小之比為________。(4)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和其余操作時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤，只有一處失誤，即__________________。(5)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)

M，測(cè)得坐標(biāo)為（x，y），已知小球的直徑為

d，則他測(cè)得的初速度大小為________，而真實(shí)值為________。合作探究例1小球能靜止在斜槽末端水平部分的任意位置重垂線1∶3坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)記錯(cuò)誤x＝v0t由于豎直位移的真實(shí)值為

y＋(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把

A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變

A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明：_________________________________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。用兩個(gè)相同的弧形軌道

M、N分別用于發(fā)射小鐵球

P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵

C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵

C、D的高度，使

AC＝BD，現(xiàn)將小鐵球

P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時(shí)分別從軌道

M、N的下端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是______________________；保持

AC＝BD，僅僅改變弧形軌道

M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明__________________________________________________________________。合作探究例2某學(xué)習(xí)小組用實(shí)驗(yàn)探究“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”。平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)P、Q兩球相碰平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)合作探究例2某學(xué)習(xí)小組用實(shí)驗(yàn)探究“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片。圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)；該做小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為________m/s(g取10m/s2)。平拋運(yùn)動(dòng)可看成豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)與水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果位置1是平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，根據(jù)初速度為零的勻變速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，在豎直方向上相等的時(shí)間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7，由圖可知是1∶2∶3，所以1不是平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)設(shè)每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為l，閃光時(shí)間間隔為tΔl＝gt2x＝v0tv0＝

＝1m/s1不是針對(duì)訓(xùn)練1．用如圖所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫紙對(duì)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(diǎn)飛出，落在水平擋板

MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。(1)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有________。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球(2)為定量研究，建立以水平方向?yàn)?/p>

x軸、豎直方向?yàn)?/p>

y軸的坐標(biāo)系。a．取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于

Q點(diǎn)，鋼球的________(選填“最上端”“最下端”或者“球心”)對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；在確定

y軸時(shí)________(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重垂線平行。b．若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖所示，在軌跡上取

A、B、C三點(diǎn)，AB和

BC的水平間距相等且均為

x，測(cè)得

AB和

BC的豎直間距分別是

y1和

y2，則________(選填“大于”“等于”或者“小于”)；可求得鋼球平拋的初速度大小為________(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/p>

g，結(jié)果用上述字母表示)。BD球心需要大于y2－y1＝gT2，x＝v0T(3)為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是________。A．用細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡(4)伽利略曾研究過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)，他推斷：從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣。這實(shí)際上揭示了平拋物體________。A．在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)C．在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒針對(duì)訓(xùn)練BAB(3)將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，由于鉛筆受摩擦力作用，且不一定能始終保證鉛筆水平，鉛筆將不能始終保持垂直白紙板運(yùn)動(dòng)，鉛筆將發(fā)生傾斜，故不會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，故C不可行，A、B可行。(4)從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，可認(rèn)為做平拋運(yùn)動(dòng)，因此不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣，這實(shí)際上揭示了平拋物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確。拓展素養(yǎng)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)探究或驗(yàn)證其他物理規(guī)律過(guò)程創(chuàng)新用噴水法、頻閃照相法等獲取平拋軌跡或處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置測(cè)定平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個(gè)斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過(guò)碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點(diǎn)。拓展素養(yǎng)例3(1)為了正確完成實(shí)驗(yàn)，以下做法必要的是________。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平B．每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C．使斜面的底邊ab與桌邊重合D．選擇對(duì)鋼球摩擦力盡可能小的斜面(1)為了使鋼球離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平，A項(xiàng)正確；為了使鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)與斜面是否光滑無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；若ab邊與桌邊重合，則鋼球在空中做的不是平拋運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。AB

某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置測(cè)定平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個(gè)斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過(guò)碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點(diǎn)。拓展素養(yǎng)例3(2)實(shí)驗(yàn)小組每次將木板向遠(yuǎn)離桌子的方向移動(dòng)0.2m，在白紙上記錄了鋼球的4個(gè)落點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意圖如圖乙。重力加速度g＝10m/s2，鋼球平拋的初速度為________m/s。(3)圖甲裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________________________。(2)鋼球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每次向右移動(dòng)0.2m，鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均勻增大；豎直方向上，鋼球做自由落體運(yùn)動(dòng)，有Δy＝gT2，得T＝0.1s，所以鋼球平拋的初速度v＝

＝2m/s。為了調(diào)整木板使其處于豎直狀態(tài)。22．利用如圖所示裝置驗(yàn)證向心加速度an與線速度v的關(guān)系。四分之一圓弧軌道固定在水平桌面上，末端與上表面很小的壓力傳感器表面相切，水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復(fù)寫紙。將小球從圓弧軌道某一點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)軌道末端飛出，落到鋪著復(fù)寫紙和白紙的木板上，在白紙上留下點(diǎn)跡，由同一位置重復(fù)釋放幾次，記錄每次壓力傳感器的示數(shù)；改變小球在圓弧軌道上的釋放位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。(當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間)(1)為了完成實(shí)驗(yàn)，下列操作正確的是________。A．必須選擇光滑的圓弧軌道B．固定圓弧軌道時(shí)，末端必須水平C