物理：.4《实验：研究平抛运动》导学案(新人教版必修二)326.pdf

-四、实验：研究平抛运动 【要点导学】1平抛运动 定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在 重力作用下所做的运动 .条件：初速度水平；仅受重力。特点：由于速度方向与受力方向不在一条直线上，故平抛运动是曲线运动，又受力恒定，所以平抛运动是匀变速曲线运动。注意：不要认为曲线运动就一定不是匀变速运动，其实物体是否做匀变速运 动是由合外力或加速度是否恒定决定的，平抛运动加速度恒为重力加速度g，根 据 v=g t，做平抛运动的物体在相等时间内速度的变化是相等的。2理论探究 (1)平抛运动是一复杂的运动，如何来探究这个复杂运动的规律呢？根据运 动合成与分解的思想，可将一个复杂的运动简化为简单的运动去认识，可将平抛运动分成水平方向和竖直方向的直线运动。(2)从力的独立作用原理出发分析物体的运动，可知，平抛运动的物体在水平方向上不受力的作用，应做匀速直线运动，在竖直方向初速为零，只受重力，应做自由落体运动。3实验探究 (1)设置与分运动等效的条件进行对比实验与平抛运动的物体同时自由下落的物体对比。实验 1 如图 1 所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把 A球沿水平方向抛出，同时 B 球被松开，自由下落，A、B 两球同时开始运动。观察两球是否同时落地。如果同时落地，说明什么问题？多次改变小球距地面的高度和打击的力度，重复这个实验。如果每次都同时 落地，说明什么问题？实验观察到，改变小球距地高度和打击力度，两球总是同时落地，说明两者 在竖直方向的运动相同，即都是自由落体运动。与平抛运动的物体初速度相同的匀速直线运动对比。实验 2 在如图 2 所示的装置中，两个相同的弧形轨道 M、N，分别用于发射小铁球 P、Q；两轨道上端分别装有电磁铁 C、D；调节电磁铁 C、D 的高度，使 AC=BD，从而保证小铁球 P、Q 在轨道出口处的水平初速度 v0相等。将小铁球 P、Q 分别吸在电磁铁 C、D 上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度 v0同时分别从轨道 M、N 的下端射出。实验结果是两小铁球同时到达-E 处，发生碰撞。增加或者减小轨道 M的高度，只改变小铁球P 到达桌面时速度 的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两小铁球总是发生碰撞。试分析该实验现象说明了什么?解析 将 P 铁球在水平方向上的运动，在不同竖直高度的情况下与 Q 铁球对 比，发现 P、Q 两球总是相遇，P 球水平方向上的运动不因 P 球在竖直方向运动的时间长短而改变，总是和在水平面上匀速运动的 Q 球有完全相同的运动情况，所以本实验说明了:平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动；平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，不影响水平方向上的分运动，分运动各自具有独立性。(2)描绘平抛运动的轨迹，建立水平、竖直的直角坐标系，通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系，获得各分运动的确切情况。描迹法探究平抛运动规律的实验器材和步骤 实验器材：斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等.实验步骤：安装斜槽轨道，使其末端保持水平；固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向；以斜槽末端为坐标原点沿铅垂线画出y 轴;让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置；重复步骤 4，在坐标纸上记录多个位置；在坐标纸上作出 x 轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹；在轨迹上取几个点，使这些点在水平方向间距相等，研究这些点对应的纵坐标 y 随时间变化的规律。运用此轨迹，若已知水平方向上的运动特点，可分析竖直方向上的运动特点，若已知竖直方向上的运动特点，可分析水平方向上的运动特点。比如，若在竖直 方向上物体做初速度为零的匀加速运动，必然是连续相等的时间内位移之差 y 等于常数，即 y=g t2，从物体抛出计时，连续相等的时间内的位移y、y 之比为 135,(2n-1)。实验过程注意事项：保证斜槽末端的切线水平，方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行，-并使小球运动时靠近木板，但不接触；小球每次都从斜槽上同一位置滚下；小球做平抛运动的起点不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的重心在木板上的水平投影点；小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。【范例精析】例 1 关于平抛运动，下列说法正确的是（）A平抛运动是匀变速运动 B平抛运动是变加速运动 C任意两段时间内加速度相同 D任意两段相等时间内速度变化相同 解析 本题要把好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性，平抛运动的 物体只受重力作用，故 a=g，即做匀变速曲线运动，A 选项正确，B 选项不对，C 选项正确。由匀变速运动公式 v=g t，得任意相等的时间内 v 相同，D 正确。例 2 如图所示，是同时开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光照片，由此照片，你能得出什么结论?解析 从闪光照片中可以测出，平抛运动的小球，在相等时间内的水平位移总相等，所以，它的水平分运动为匀速直线运动，平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上，说明它们在同一段时间的竖直位移总是相等的，即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律，所以，平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。【能力训练】1研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（B）A保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小 B保证小球飞出时，初速度水平 C保证小球在空中运动的时间每次都相等 D保证小球运动的轨道是一条抛物线 2用描迹法探究平抛运动的规律时，应选用下列各组器材中的哪一组（D）A铁架台，方木板，斜槽和小球，秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白 纸和图钉，带孔卡片-B铁架台，方木板，斜槽和小球，天平和秒表，米尺和三角尺，重锤和细 线，白纸和图钉，带孔卡片 C铁架台，方木板，斜槽和小球，千分尺和秒表，米尺和三角尺，重锤和 细线，白纸和图钉，带孔卡片 D铁架台，方木板，斜槽和小球，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图 钉，带孔卡片 3关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是(A)A 物体只受重力的作用，是 ag 的匀变速运动B初速度越大，物体在空中运动的时间越长 C物体落地时的水平位移与初速度无关 D物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关 4从同一高度以不同的速度水平抛出的两个物体落到地面的时间(C)A 速度大的时间长 B速度小的时间长 C落地时间定相同 D由质量大小决定 5物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向的分速度 vy(取向下为正)随时 间变化的图线是(D)6在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描 点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些 操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_。ACE A通过调节使斜槽的末端保持水平 B每次释放小球的位置可以不同 C每次必须由静止释放小球 D记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 E小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 F将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 7试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案，提供的实验器材为弹射器(含弹丸，见图)、铁架台(带有夹具)、米尺。(1)画出实验示意图；-(2)在安装弹射器时应注意 _；(3)实验中需要测量的量 (并在示意图中用字母标出 )为 _；(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的 方法是 ；(5)计算公式为 _。(1)实验示意图如图所示 (2)弹射器必须保持水平 (3)弹丸下降高度 y 和水平射程 x(4)在不改变高度 y 的条件下进行多次实验，测量水平射程 x，得出平均水平射程 x 8一小球在高 0.8m 的水平桌面上滚动，离开桌面后着地，着地点与桌边水平距离为 1 m，求该球离开桌面时的速度？2.5m/s 9距离地面 1000m 高处的飞机，以 100m/s 的速度沿水平直线飞行时，在飞机上每隔 2s 向外放出重物，空气阻力和风的影响不计，当第 5 个重物离开飞机时，求：(1)相邻的两重物在空中的水平距离；(2)在竖直方向上编号为 5、4、3、2、1 的 5 个重物距离飞机的距离 (1)水平距离为零(2)0 20m 80m 180m 320m