53 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 導(dǎo)學(xué)案

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1、第五章拋體運(yùn)動(dòng) 5.3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 知道平拋運(yùn)動(dòng)的條件及相應(yīng)控制方法。 2. 知道用實(shí)驗(yàn)獲得平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法。 3. 知道判斷運(yùn)動(dòng)軌跡是否是拋物線的方法。 4. 知道測(cè)量初速度時(shí)需要測(cè)量的物理量。 5. 會(huì)推導(dǎo)平拋運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式，會(huì)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。 學(xué)習(xí)進(jìn)階 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1. 描繪物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 2. 由實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。 二. 實(shí)驗(yàn)器材：斜槽，小球，鐵架臺(tái)，木板，白紙，圖釘，鉛筆，刻度尺，重錘線。 1、如何畫(huà)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡 ① 安裝調(diào)整斜槽：將帶有斜槽軌道的木板固定在實(shí)驗(yàn)桌上， 其末端伸出桌面外，軌道

2、末端水平。若小球在平直軌道上的 任意位置都靜止，說(shuō)明已調(diào)平。 ② 記錄拋出點(diǎn)的位置為° ③ 在桌子邊緣（°的位置）掛重錘線，并記錄重錘線的方向?yàn)閥軸，再畫(huà)出相應(yīng)的x軸。 ④ 從斜槽的同一個(gè)位置釋放小球，并描出小球通過(guò)的幾個(gè)點(diǎn)跡 ⑤ 描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡 2、回答下面的問(wèn)題： ① 為什么要讓小球每次都從同一位置滾下？ ② 最開(kāi)始位置滾下時(shí)的速度是多大？ ③ 軌跡需不需光滑？ ④ 為何要調(diào)整軌跡末端切線水平？怎樣證明末端切線已成水平？ ⑤ 研究時(shí)如何建立“坐標(biāo)系”? ⑥ 如何判斷所做的軌跡是否是一條拋物線? ⑦ 測(cè)量初速度時(shí)需要測(cè)量哪些物理量？ ⑧ 試著推導(dǎo)初速

3、度的表達(dá)式。 突踐研究 一、單選題 1、如圖所示，在用斜槽軌道做探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法 畫(huà)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描出運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，不正確的是 A. 通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B. 每次釋放小球的位置可以不同 C. 每次必須由靜止釋放小球 D. 小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙（或方格紙）相接觸 2、 某同學(xué)在探究物體做平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，他猜想到平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短可能與下列因素 相關(guān)，其中你認(rèn)為正確的是（ ） A. 拋出點(diǎn)距離地面的豎直高度 B. 拋出點(diǎn)距離落地點(diǎn)的水平位移 C. 物體拋出時(shí)的水

4、平速度 D. 物體的質(zhì)量 3、 如圖所在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球A沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)S,被電磁 鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落.改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B 兩球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了A球在離開(kāi)軌道后.將你認(rèn)為正確的有（ ） A. 水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng) C. 豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) D. 豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng) 4、用如圖裝置做研究平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( A. 用重錘線確定y軸方向 B-用目測(cè)判斷斜槽末端切線是否水平 C.

5、每次從軌道上不同位置釋放小球 D. 斜槽不是光滑的，這是實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源 二、實(shí)驗(yàn)題 5、三個(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): 甲 乙 丙」 (1) 甲同學(xué)米用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把刀球沿水平方向彈出，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。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 的末端與可看作光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵。、Q；調(diào)節(jié)電磁鐵。、D的高度， 使AC=BD，從而保證

6、小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度％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，使兩小鐵球能以相同的初速度％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。僅僅改變弧形軌道M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。 (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10cm，則由圖可求得拍攝時(shí)每 s曝光一次，該小球的初速度大小為 m/s，小球運(yùn)動(dòng) 到圖中位置2時(shí)速度大小為 m/s(g取10m/s2)。 6、如圖所示，在探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中， （1）用小睡打擊彈性金屬片，A球沿水平方向拋出

7、，同時(shí)B球由靜止自由下落，可觀察到兩小球同時(shí) 落地；改變小球距地面的高度和打擊的力度，多次實(shí)驗(yàn)，都能觀察到兩小球同時(shí)落地。根據(jù)實(shí)驗(yàn) （選填能或不能）判斷出A球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng);（選填能或不能）判斷出A 球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 （2）研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在橫線上） 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 （3）圖是某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫(huà)出的平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，。為拋出點(diǎn)。在軌跡上任取兩點(diǎn)A、B，分別測(cè) 得A點(diǎn)的豎直坐標(biāo)y1=4.90cm，B點(diǎn)的豎直坐標(biāo)y2=44.10cm

8、，A、B兩點(diǎn)水平坐標(biāo)間的距離△；=40.00cm。 課后鞏固 一、單選題 1、某同學(xué)用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)中，小球每次都從斜面上的同一高度下落，而放 有復(fù)寫(xiě)紙和白紙的木板離水平桌面的高度依次調(diào)為h、2h、3h，根據(jù)小球撞擊木板時(shí)在白紙上留下 的點(diǎn)跡，可得小球平拋時(shí)的水平位移分別為％、x2、％，則（） A. 若氣：氣：％ =1:2:3，則能說(shuō)明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 若氣：氣：x =1： J2：J3，則能說(shuō)明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) C. 若氣：七：％ =1:4:9，則能說(shuō)明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) D. 若x -x = x -x，

9、則能說(shuō)明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 3 2 2 1 2、如圖，粗糙的斜槽固定在水平桌面上，斜槽末端與水平桌面平滑連接。小球從斜槽上A點(diǎn)滾下， 經(jīng)桌面末端B點(diǎn)水平拋出，落在地面上的C點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的 23H A. 若僅測(cè)出AB間的豎直高度，可求出小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度 B. 若僅測(cè)出BC間的距離，可求出小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度 C. 若僅測(cè)出BC間的水平距離，可求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 D. 若僅測(cè)出BC間的豎直高度，可求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 3、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置。如圖所示，在水平桌面上固定放置一個(gè)斜面，

10、 把桌子搬到墻的附近，把白紙和復(fù)寫(xiě)紙附在墻上。第一次讓桌子緊靠墻壁，從斜面上某一位置由靜 止釋放小鋼球，在白紙上得到痕跡1，以后每次將桌子向后移動(dòng)相同的距離X，每次都讓小鋼球從斜 面的同一位置滾下，重復(fù)剛才的操作，依次在白紙上留下痕跡2、3、4,測(cè)得2、3和3、4間的距 離分別為七和七。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。下列說(shuō)法不正確的是（） A. 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到桌面與重垂線垂直 B. 每次讓小鋼球從同一位置由靜止釋放，是為了使其具有相同的水平初速度 C. 可以求得七:七=3：5 D. 可以求得小鋼球離開(kāi)水平桌面時(shí)的速度為x、：>3 § >2 4、如圖所示工、B是

11、兩個(gè)質(zhì)量相同的小鋼球，其所處的兩個(gè)斜槽滑道完全相同，滑道底端切線水平，且 滑道2底端與光滑水平板吻接，現(xiàn)將A、B從相對(duì)于滑道底端相等高度處由靜止同時(shí)釋放則將觀察到 的現(xiàn)象是A、B兩個(gè)小球在水平面上相碰,改變釋放點(diǎn)的高度和上面滑道對(duì)地的高度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，A、B 兩球仍會(huì)在水平面上相碰,這說(shuō)明（） A. 平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) C. A球在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 D. A,B兩球的速度任意時(shí)刻都相同 二、實(shí)驗(yàn)題 5、如圖所示，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球A沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端（末端水平）時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接 觸式開(kāi)關(guān)S,被電磁鐵吸住的

12、小球B同時(shí)自由下落.改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位 于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地， （1） 該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了 A球在離開(kāi)軌道后 A. 水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng). B. 水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng). C. 豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng). D. 豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng). （2） 在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，得到的軌跡如圖所示，其中O點(diǎn)為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，根據(jù) q 8 j/crn 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及圖中給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出小球平拋的初速度v0= m/s，（ g 9.8m/ s2 ） ■■■■ ■■■■■■ ■■■ Bia

13、 //■cm* 6、（1）為了研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)，可做下面的實(shí)驗(yàn)：如圖甲所示，用小錘打擊彈性金屬片，B球就 水平飛出，同時(shí)A球被松開(kāi)，做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球同時(shí)落到地面；如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)：將兩個(gè)完 全相同的斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，最下端水平把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球從斜面的同一高度由靜 止同時(shí)釋放，滑道2與光滑水平板連接，則將觀察到的現(xiàn)象是球1落到水平木板上擊中球2,這兩 個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 4甲實(shí)驗(yàn)只能說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng). &乙實(shí)驗(yàn)只能說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 。.不能說(shuō)明上述規(guī)律中的任何一條 D甲、乙二個(gè)實(shí)驗(yàn)均能同時(shí)說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平、豎直方向上的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

14、(2)關(guān)于研究物體平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的 4小球與斜槽之間有摩擦?xí)龃髮?shí)驗(yàn)誤差 &安裝斜槽時(shí)其末端切線應(yīng)水平 C. 小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開(kāi)始釋放 D小球在斜槽上釋放的位置離斜槽末端的高度盡可能低一些. E. 將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行 丘在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置。，作為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和所建坐標(biāo)系的原點(diǎn) (3) 如圖丙，某同學(xué)在做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得出如圖丁所示的小球運(yùn)動(dòng)軌跡，】、b、c三點(diǎn)的位置在 運(yùn)動(dòng)軌跡上已標(biāo)出，則：(g取10m / s2 ) ① 小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為 m/s. ② 小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的

15、速度為 m/s ③ 拋出點(diǎn)坐標(biāo)x cm y=cm. 參考答案 【實(shí)踐研究】 1、B； 2、A； 3、C； 4、A； 5【答案】平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) PQ兩球?qū)⑾嗯?平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng) 是勻速直線運(yùn)動(dòng) 0.1 2 2.5 【解析】 (1)在打擊金屬片時(shí)，兩小球同時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng).結(jié)果同時(shí)落地，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng); (2)讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時(shí)滾離軌道并具有相同的速度.小 球P做平拋運(yùn)動(dòng)，小球0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩小球相遇時(shí)則說(shuō)明小球平拋運(yùn)動(dòng)水平方向是勻速直 線運(yùn)動(dòng).當(dāng)同時(shí)改變兩小球滾下的高度時(shí)，仍能相

16、碰，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向總是勻速直線運(yùn)動(dòng); (3)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)；在豎直方向：由a=g，2可得 t = J —- x 0.1s=0.1s \' 10 水平方向：由x=v0t得: v =會(huì)=2x01 m/s = 2m/s 0 t 0.1 位置2豎直分速度為： 3L 0.3 v = =——m/s = 1.5m/s V 2T 0.2 根據(jù)平行四邊形定則知，位置2的速度為： v = ；v 2 + v 2 = 2.5m/s 2^0 y 2 6【答案】能 不能 AC 2 【解析】 (1) 本實(shí)驗(yàn)將A的做平拋運(yùn)動(dòng)與豎直方向下落的B的運(yùn)

17、動(dòng)對(duì)比，A做平拋運(yùn)動(dòng)，3做自由落體運(yùn)動(dòng)， 每次兩球都同時(shí)落地，只能說(shuō)明A豎直方向運(yùn)動(dòng)情況，不能反映A水平方向的運(yùn)動(dòng)情況。 (2) 因?yàn)橐?huà)同一運(yùn)動(dòng)的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同速度， 故A正確；小球與斜槽之間的摩擦不影響平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，所以斜槽軌道可以不光滑，故B錯(cuò)誤; 通過(guò)調(diào)節(jié)斜槽末端水平，是為了保證小球初速度水平，做平拋運(yùn)動(dòng)，故C正確. (3) 根據(jù)： y =1 gt 2 1 2 1 '2 2° 2 2x0441s=0.3s 9.8 則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為： Ax 0.40 v = = m/s = 2m/s 0 t2

18、 -11 0.3 - 0.1 【課后鞏固】 1、B； 2、D； 3、D； 4、A； 5【答案】(1)C (2)1.6 【解析】 (1)由于AB兩球同時(shí)從同一高度開(kāi)始下落，并且同時(shí)到達(dá)地面，故在豎直方向兩球遵循相同的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律：即速度加速度總是相同.由于B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，故A球在平拋過(guò)程中在豎直方向也做 自由落體運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤.而A球在水平方向的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有可以參照的物體，故無(wú)法確定平 拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向的運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律.故AB無(wú)法判定.故選C. 1 :直 (2)小球做平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上：x=v0t，在豎直方向上：y= 2 gt2，解得v0=x ' 2y v = x

19、：里=0.32 x ；—————=1.6m / s 0 \ 2y \' 2 x 0.196 由圖示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得： ； 6【答案】AB BCE 2 2.5 -10 -1.25 【解析】 (1)A、用小錘打擊彈性金屬片，B球就水平飛出，同時(shí)A球被松開(kāi)，做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球同時(shí)落 到地面，知B球豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與A球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng).故A 正確. B、把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，滑道2與光滑水平板吻接，則將觀 察到的現(xiàn)象是球1落到水平木板上擊中球2,知1球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與2球相同，即平拋 運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng).故B正

20、確，C、D錯(cuò)誤； 故選AB. (2)A、小球與斜槽之間有摩擦，不會(huì)影響小球做平拋運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤； B、 研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)很關(guān)鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時(shí)小球才做平拋運(yùn) 動(dòng)，則安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，斜槽末端切線必須水平的目的是為了保證小球飛出時(shí)初速度水平，故B正 確； C、 由于要記錄小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，必須重復(fù)多次，才能畫(huà)出幾個(gè)點(diǎn)，因此為了保證每次平拋的軌跡相 同，所以要求小球每次從同一高度釋放，故C正確； D、 小球在斜槽上釋放的位置離斜槽末端的高度不能太低，故D錯(cuò)誤. E、 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知其運(yùn)動(dòng)軌跡在豎直平面內(nèi)，因此在實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使用重錘線調(diào)整面板在豎 直平面

21、內(nèi)，即要求木板平面與小球下落的豎直平面平行，故E正確； F、 在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置。，不能作為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，故F錯(cuò)誤； 故選BCE. ⑶①在豎直方向上^y=gT2，可得時(shí)間間隔T = Ay = 0.1 八. 10 = 0.1s，則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度 v = - = 02m/s = 2m/s 0 T 0.1 小球運(yùn)動(dòng)到方點(diǎn)的速度為v = =2.5m/s. y … ， ②b點(diǎn)在豎直方向上的分速度V =金= 1.5m/s b 2T ③ 拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 g .水平方向上的位移x1=v/=0.3m，豎直方向上的位移 y = 1 gt 2 = 0.1125m 2 .所以開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)x=0.2-0.3=-0.1m=-10cm , y=0.1-0.1125=-0.0125m=-1.25cm；