第五章拋體運(yùn)動(dòng)3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1.知道什么是平拋運(yùn)動(dòng)2．會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)3．從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度1.結(jié)合生活中的實(shí)例，理解拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的概念2．通過(guò)觀察頻閃照片，分析、猜想平拋運(yùn)動(dòng)是水平和豎直兩個(gè)方向分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)3．通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向和豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律知識(shí)導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．拋體運(yùn)動(dòng)以一定的_______將物體拋出，在__________可以忽略的情況下，物體只在________作用下的運(yùn)動(dòng)．2．平拋運(yùn)動(dòng)初速度沿__________方向的拋體運(yùn)動(dòng)．拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)速度空氣阻力重力水平不考慮空氣阻力，擲出的石子的運(yùn)動(dòng)是平拋運(yùn)動(dòng)嗎？為什么？【答案】不一定．因?yàn)槭硬灰欢ㄋ綌S出．一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．描出平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡．2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．二、實(shí)驗(yàn)思路將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，先運(yùn)用平拋豎落儀探究豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，再通過(guò)分析相同時(shí)間內(nèi)水平分運(yùn)動(dòng)的位移，確定水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)器材1．平拋豎落儀．2．斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺．四、實(shí)驗(yàn)步驟探究1探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)用小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，B球自由落下．(2)觀察兩球的運(yùn)動(dòng)軌跡并比較兩球落地時(shí)間．若只聽(tīng)到一次聲響，說(shuō)明兩球同時(shí)落地．(3)改變高度和打擊力度，多次重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．(4)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．探究2探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)按圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使小球在斜槽末端點(diǎn)恰好靜止．(2)以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，過(guò)O點(diǎn)畫(huà)出豎直的y軸和水平的x軸．(3)使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫(huà)上一點(diǎn)．用同樣方法，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)．(6)分析得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)．(7)結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)是水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)．(4)將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開(kāi)始通過(guò)畫(huà)出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如圖乙所示．(5)利用豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)相同時(shí)間位移比為1∶3∶5，確定相等的時(shí)間間隔，看水平分運(yùn)動(dòng)的位移．五、數(shù)據(jù)處理1．判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是否為拋物線：在x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3…向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)記為M1、M2、M3…用刻度尺測(cè)量各點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y).(1)代數(shù)計(jì)算法：將某點(diǎn)(如M3點(diǎn))的坐標(biāo)(x，y)代入y＝ax2求出常數(shù)a，再將其他點(diǎn)的坐標(biāo)代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對(duì)各點(diǎn)的坐標(biāo)都近似成立，則說(shuō)明描繪得出的曲線為拋物線．(2)圖像法：建立y－x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)的x坐標(biāo)值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的x2值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，若大致在一條直線上，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線．課堂·

重難探究例1

(多選)為了驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的有 (

)A．兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B．兩球應(yīng)同時(shí)落地C．應(yīng)改變裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn)D．實(shí)驗(yàn)也能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用“對(duì)比法”探究豎直分運(yùn)動(dòng)【答案】BC【解析】物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，兩球質(zhì)量沒(méi)有必要相等，A錯(cuò)誤；改變裝置的高度，且每次都同時(shí)落地，才能說(shuō)明A球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，B、C正確；本實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．變式1

(2023年江門一中月考)如圖是某種“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置，斜槽末端口N與小球離地面的高度均為H，實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)小球P從斜槽末端飛出與擋片相碰，立即斷開(kāi)電路使電磁鐵釋放Q小球，發(fā)現(xiàn)兩小球同時(shí)落地，改變H大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，P、Q仍同時(shí)落地．(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件的說(shuō)法正確的有________．A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道末段N端必須水平C．P小球可以從斜槽上不同的位置無(wú)初速度釋放D．P小球每次必須從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放(2)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明________．A．兩小球落地速度的大小相同B．P小球在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)C．P小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)D．P小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與Q小球的運(yùn)動(dòng)相同【答案】(1)BC

(2)D【解析】(1)斜槽軌道光滑與否對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，A錯(cuò)誤；為了保證小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)的初速度的方向是水平方向，故斜槽軌道末段N端必須水平，B正確；本實(shí)驗(yàn)只驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球豎直方向的分運(yùn)動(dòng)，不需要每次水平初速度相同，所以小球可以在不同位置釋放，C正確，D錯(cuò)誤．(2)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明P小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與Q小球的運(yùn)動(dòng)相同，即P小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)．故D正確．例2

小芳和小強(qiáng)兩位同學(xué)采用了不同的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)研究平拋運(yùn)動(dòng)．(1)小芳同學(xué)利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．下列說(shuō)法正確的是________．A．應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．斜槽軌道的末端必須保持水平D．本實(shí)驗(yàn)必需的器材，還有刻度尺和停表描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡甲(2)小強(qiáng)同學(xué)利用頻閃照相的方式研究平拋運(yùn)動(dòng)．如圖乙為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分．圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5.0cm，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.則照相機(jī)兩次閃光的時(shí)間間隔Δt＝______s，小球被拋出時(shí)的水平速度v＝______m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解：(1)為使小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等，應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放，A正確；只要每次把小球從軌道同一位置由靜止釋放即可保證小球的初速度相等，斜槽軌道沒(méi)有必要光滑，B錯(cuò)誤；為使小球離開(kāi)斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽軌道的末端必須保持水平，C正確；本實(shí)驗(yàn)不需要用秒表測(cè)量時(shí)間，D錯(cuò)誤．變式2

某同學(xué)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置繪制小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A．斜槽軌道必須光滑且末端沿水平方向B．小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下C．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些D．為較準(zhǔn)確地繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，應(yīng)該用平滑曲線把各記錄點(diǎn)連起來(lái)【答案】A【解析】為確保小球做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽軌道末端必須沿水平方向，只要小球每次從斜槽上同一位置自由滑下，到斜槽軌道末端速率相等即可，不必光滑，故A錯(cuò)誤，符合題意；為確保小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡重合，小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下，故B正確，不符合題意；為了減小誤差，能夠較準(zhǔn)確地繪出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，并用平滑曲線把各記錄點(diǎn)連起來(lái)，故C、D正確，不符合題意．例3兩個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(1)小明采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開(kāi)自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地．改變小錘擊打的力度，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)李帥采用如圖乙所示的裝置，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M、N的末端均水平，且與N相切的水平板光滑，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，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的末端射出．實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是________________．僅僅改變弧形軌道M距離軌道N的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明______________.【答案】(1)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P球擊中Q球平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】(1)圖甲所示的裝置是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)象為兩球同時(shí)落地，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．(2)圖乙所示的裝置是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)象為P球擊中Q球，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．變式3

某興趣小組用頻閃照相機(jī)拍攝小石子平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，照片背景為一堵貼近小石子的豎直磚墻，如圖所示，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，該同學(xué)根據(jù)所學(xué)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，求出頻閃照片的拍攝周期和小石子的水平初速度．(1)他已經(jīng)測(cè)出磚塊的長(zhǎng)度為a，還需要測(cè)量哪個(gè)數(shù)據(jù)____________．(寫(xiě)出測(cè)量的物理量及其物理符號(hào))(2)B點(diǎn)豎直方向的速度vBy＝________．(用題設(shè)條件和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示)(3)照相機(jī)頻閃周期T＝________，小石子水平初速度v0＝________.(用題設(shè)條件和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示)解：(1)因?yàn)橐呀?jīng)測(cè)出了每塊磚的長(zhǎng)度a，根據(jù)題設(shè)條件求周期與初速度就還需要測(cè)出每塊磚的厚度h.(2)根據(jù)在豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)得3h－2h＝gT2，(1)通過(guò)對(duì)比平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)在相同高度條件下的時(shí)間，得出平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)．(2)通過(guò)對(duì)比平拋運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)相同時(shí)間段的水平位移，得出平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)．小練·

隨堂鞏固1．(2023年杭州名校期末)在操場(chǎng)上把一鉛球A以速度v0水平拋出(不計(jì)空氣阻力)，當(dāng)太陽(yáng)光沿豎直方向照射時(shí)，A在地面上形成的影子是A′，在球落地前的過(guò)程中，其影子A′所做的運(yùn)動(dòng)是 (

)A．加速運(yùn)動(dòng) B．減速運(yùn)動(dòng)C．勻速運(yùn)動(dòng) D．不能確定【答案】C【解析】平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)圖形可知，當(dāng)太陽(yáng)沿豎直方向照射時(shí)，A在地面上形成的影子A′反映了平拋運(yùn)動(dòng)水平方向上的運(yùn)動(dòng)，即影子A′所做的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選C．2．某物理實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)．每次都將小球從斜槽的同一位置無(wú)初速度釋放，并從斜槽末端水平飛出．改變水平擋板的高度，就改變了小球在板上落點(diǎn)的位置，從而可描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋運(yùn)動(dòng)，將水平擋板依次放在1、2、3的位置，且1與2的間距等于2與3的間距．若三次實(shí)驗(yàn)中，小球從拋出點(diǎn)到落點(diǎn)的水平位移依次為x1、x2、x3，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是 (

)A．x2－x1＝x3－x2B．x2－x1<x3－x2C．x2－x1>x3－x2D．無(wú)法判斷【答案】C【解析】因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的速度越來(lái)越快，則下落相等位移的時(shí)間越來(lái)越短，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以x2－x1>x3－x2，故C