第五章 第三节 实验：探究平抛运动的特点-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版必修第二册）

第3节　实验：探究平抛运动的特点

知识点归纳

知识点一、描迹法研究平抛运动

(1)实验装置如图所示．

(2)实验目的：描绘平抛运动的轨迹．

(3)实验原理：平抛物体的运动可以看做是由两个分运动合成的，即水平方向的运动和竖直方向的运动．使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，探讨水平方向和竖直方向的运动规律．

(4)实验器材：斜槽轨道、小钢球、木板、坐标纸、图钉、重锤、直尺、三角板、铅笔等．

(5)实验步骤

①安装斜槽轨道，使其末端保持水平；

②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；

③以小球在槽口时球的重心在木板上的投影点为坐标原点，沿重垂线画出y轴；

④将小球从斜槽上的适当高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置；

⑤重复步骤④，在坐标纸上记录多个位置；

⑥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．

(6)实验过程中的注意事项

①保证斜槽末端的切线水平，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；

②小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下；

③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；

④小球在斜槽上开始滚下的位置高度要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到

右下角．

误差分析：

1．安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动。

2．建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确。

3．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。

4．确定小球运动的位置时不准确,会导致误差。

5．量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。

知识点二、喷水法

 如图所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴．水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运动的轨迹描在玻璃板上．

知识点三、频闪照相法

 现代影像技术的发展为我们研究平抛运动的轨迹提供了方便．若能拍摄到物体做平抛运动的几张照片如图所示，就能描绘出平抛运动的轨迹了．用数码相机的摄像功能或用数码摄像机都能实现，有条件的学校也可用频闪照相的方法来实现．

典例分析

一、平抛运动实验

例1  (1)在做“研究平抛运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是　　　。

A．游标卡尺　　B．秒表　　C．坐标纸　　D．天平

E．弹簧测力计　　F．重垂线

(2)实验中,下列说法正确的是(　　)

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下

B．斜槽轨道必须光滑

C．要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些

D．斜槽轨道末端可以不水平

解析  (1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置,描绘小球的运动轨迹,需要利用重垂线确定坐标轴的y轴。故C、F是需要的。

(2)使小球从斜槽上同一位置滑下,才能保证每次的轨迹相同,A正确。斜槽没必要必须光滑,只要能使小球滑出的初速度相同即可,B错误。实验中记录的点越多,轨迹越精确,C正确。斜槽末端必须水平,才能保证小球离开斜槽后做平抛运动,D错误。

答案  (1)C、F      (2)A、C

归纳总结：描述好平抛运动的轨迹，需在实际操作中满足小球做平抛运动的条件．

二、实验操作与数据处理 

例2  小张同学采用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。

(1)实验时下列哪些操作是必须的　　　　(填序号)。

①将斜槽轨道的末端调成水平。

②用天平称出小球的质量。

③每次都要让小球从同一位置由静止开始运动。

(2)实验时小张同学忘记在白纸上记录小球抛出点的位置,于是他根据实验中记录的点迹描出运动轨迹曲线后,在该段曲线上任取水平距离均为Δx=20．00cm的三点A、B、C,如图乙所示,其中相邻两点间的竖直距离分别为y1=10．00cm,y2=20．00cm。小球运动过程中所