2019-2020学年高中物理 第1章 怎样研究抛体运动 1 飞机投弹与平抛运动课件 沪科版必修2

第1章怎样研究抛体运动1．1飞机投弹与平抛运动第1章怎样研究抛体运动1．理解平抛运动及其基本运动特征．2．理解伽利略对抛体运动研究的方法和结论假设．(重点)3．理解验证伽利略假设的实验方法和实验原理．一、从飞机投弹谈起1．平抛运动：将一个物体沿______方向抛出，在__________可以忽略的情况下，物体所做的运动叫平抛运动．2．平抛运动的特点(1)初运动特点：______抛出；(2)受力特点：只受______．水平空气阻力水平重力(1)做平抛运动的物体，速度和加速度都随时间的增加而增大．()(2)做平抛运动的物体仅受到重力的作用，所以加速度保持不变．()(3)平抛运动是匀变速运动．()×√√二、伽利略的假设1．伽利略认为平抛运动的物体同时做两种运动：在水平方向上的运动，物体在这个方向上不受力的作用做______________；在竖直方向上的运动，物体受到______作用做______________．物体的实际运动就是这两个运动的________．2．伽利略用__________作出了平抛物体的运动轨迹，是一条________．匀速直线运动重力自由落体运动合运动几何方法抛物线三、验证伽利略的假设1．如图所示，用小锤击打弹性钢片C，C向前推动小钢球B，使其具有水平初速度，使B做__________，同时松开小钢球A，使A从孔中自由落下，做______________．平抛运动自由落体运动2．现象：(1)无论B球的水平速度大小如何，它总是与A球______落地．(2)B球的水平初速度越大，通过的水平距离也越___．(3)B球水平初速度的大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动．3．结论：物体在做平抛运动的过程中，在竖直方向的运动为______________．同时大自由落体运动一只松鼠攀在山崖的树上，看到猎人对着它水平射出子弹的火光后，立即松开爪子从树上掉落，它能逃脱被击中的厄运吗？提示：不能．因为子弹被射出后做平抛运动，它在竖直方向上做自由落体运动，并且和松鼠的自由落体是在同一高度同时开始的，因此松鼠不能逃脱厄运而被子弹击中．平抛运动的性质及其特点1．定义：物理学中将物体沿水平方向抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动叫做平抛运动．2．平抛运动的轨迹：仔细观察物体平抛运动的轨迹(水平抛出的石块、水平击出的排球等)，运动轨迹是一条抛物线，如图所示．3．平抛运动的特点和性质(1)特点：平抛运动具有水平初速度，只受重力作用，其加速度为重力加速度g，方向竖直向下．(2)性质：平抛运动是匀变速曲线运动，可看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动．如图所示，一架飞机水平匀速飞行，飞机上每隔1s释放一个小球，先后共释放4个小球，若不计空气阻力，则落地前四个小球在空中的排列情况是()[思路点拨]此题的关键是搞清平抛运动在水平方向和竖直方向分别满足的运动规律．[解析]每个小球均做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，且速度大小相等，所以四个小球应在同一竖直线上；在竖直方向上做自由落体运动，相同时间间隔内，小球之间的间隔距离越来越大，故选项B正确．[答案]B平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动，其水平方向不受外力做匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，满足匀变速直线运动的规律．1．下列关于平抛运动的说法中正确的是()A．平抛运动是非匀变速运动B．平抛运动是匀速运动C．平抛运动是匀变速曲线运动D．平抛运动是加速度大小变化、方向不变的曲线运动解析：选C．平抛运动在运动过程中只受重力，所以加速度恒为g，所以是匀变速运动，又因为其运动轨迹为曲线，所以平抛运动是匀变速曲线运动．探究平抛运动特点的方法1．根据已有的力学理论猜测互相垂直的分运动的性质．2．设置与分运动等效的条件进行对比实验：(1)与平抛运动同时自由下落的物体；(2)与平抛运动初速度相同的匀速直线运动．3．猜想与实验运用平抛演示仪进行实验研究(如图所示)(1)用实验验证水平方向运动规律的猜想是否正确①感性猜想：猜想平抛运动的物体会在水平方向上做匀速直线运动．②实验过程：把两个小铁珠分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁珠以相同的初速度分别从轨道A、B上射出；改变电磁铁C、D与轨道出口水平面之间的高度，重复上述过程．③实验现象：两个铁珠在空中总是在同一竖直线上．④实验结论：做平抛运动的物体在水平方向上的运动情况与匀速直线运动情况相同．(2)用实验验证竖直方向运动规律的猜想是否正确①感性猜想：由于平抛运动的物体只受重力作用猜想在竖直方向做自由落体运动．②实验过程：把两个小铁珠分别吸在电磁铁C、E上，切断电磁铁C的电源，铁珠向下运动，接触碰撞开关S，同时切断电磁铁E的电源，两铁珠在空中运动；让电磁铁E从N向M移动，调整它的位置，重复上述过程．③实验现象：两个小铁珠在空中总是在同一水平线上．④实验结论：做平抛运动的物体在竖直方向的运动情况与自由落体运动相同．三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：(1)甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明__________________________________________________________________．(2)乙同学采用如图乙所示的装置．两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，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，现将小铁球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．实验可观察到的现象应是______________．仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明____________________________________________________________________．(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片，图中每个小方格的边长为1．25cm，则由图可求得拍摄时每__________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为__________m/s．(g取9．8m/s2)[思路点拨]解此题的关键有两点：(1)甲、乙两图中分别对照的是哪个方向的运动．(2)丙图中要注意水平方向的距离和竖直方向距离的特点．[解析](1)通过对照实验，说明两球具有等时性，由此说明竖直方向上做自由落体运动．(2)两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．(3)小球在竖直方向上做加速度为g的匀加速直线运动，所以有Δy＝gT2，Δy＝1．25×10－2m，得T＝3．57×10－2s又因为每个闪光时间内水平位移x＝2×1．25×10－2m＝2．5×10－2m则v0＝xT＝2.5×10－23.57×10－2m/s＝0．7m/s．[答案](1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动(3)3．57×10－20．7(1)该实验是对伽利略假设的验证．考查对平抛运动及其分运动的理解，同时考查探究问题的思维能力．(2)根据运动轨迹分析计算平抛运动的时间和初速度时，要首先利用平抛运动竖直方向是自由落体运动y＝12gt2或Δy＝gt2，求出运动时间；再根据平抛运动水平方向是匀速直线运动(x＝v0t或Δx＝v0T)计算小球的初速度．2．(多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．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，下列说法中正确的有()A．两球的质量应相等B．两球应同时落地C．应改变装置的高度，多次实验D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动解析：选BC．小锤打击弹性金属片后，A球做平抛运动，B球做自由落体运动．A球在竖直方向上的运动情况与B球相同，做自由落体运动，因此两球同时落地．实验时，需A、B两球从同一高度开始运动，对质量没有要求，但两球的初始高度及击打力度应该有变化，实验时要进行3～5次得出结论．本实验不能说明A球在水平方向上的运动性质，故选项B、C正确，选项A、D错误．“关联”速度的分解模型如图所示，在水平地面上匀速直线运动的汽车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2．已知v1＝v，求：(1)两绳夹角为θ时，物体上升的速度大小；(2)在汽车做匀速直线运动的过程中，物体是加速上升还是减速上升？(3)绳子对物体的拉力F与物体所受重力mg的大小关系如何？[解析](1)将汽车的运动依据实际效果分解为沿绳方向的运动和垂直于绳方向的运动，如图所示，有v′2＝v1sinθ，又v1＝v，所以v′2＝vsinθ，因v2＝v′2，则物体上升的速度大小为vsinθ．(2)依据v2＝vsinθ可知，当汽车向左匀速直线运动时，角度θ变大，因此绳的运动速度变大，物体将加速向上运动，即加速上升．(3)物体加速上升，物体所受合外力的方向竖直向上，而物体受重力和拉力的作用，显然拉力F大于物体的重力mg．[答案](1)vsinθ(2)加速上升(3)拉力F大于重力mg(1)绳、杆等有长度的物体在运动过程中，其两端点的速度通常是不一样的，但两端点的速度是有联系的，我们称之为“关联”速度．(2)解决“关联”速度问题的关键有两点：一是物体的实际运动是合运动，分速度的方向要按实际运动效果确定；二是沿杆(或绳)方向的分速度大小相等．