2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册讲义：5.3实验：探究平抛运动的特点

3　实验：探究平抛运动的特点 [学习目标]　1.知道什么是抛体运动、平抛运动.2.会用运动分解的方法分析两个分运动.3.会设计实验探究平抛运动两个分运动的特点，会描绘平抛运动的轨迹． 一、抛体运动和平抛运动 1．抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用的运动． 2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动． 3．平抛运动的特点： (1)初速度沿水平方向； (2)只受重力作用． 二、实验目的 探究物体做平抛运动的特点，即物体的速度和位移随时间的变化关系． 三、实验思路 1．基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点． 2．平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动． 四、进行实验 方案一：频闪照相(或视频录制)的方法 (1)通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图1所示)； 图1 (2)以抛出点为原点，建立直角坐标系； (3)通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置； (4)测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格； (5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点. 抛出时间 T 2T 3T 4T 5T 水平位移 竖直位移 结论 水平分运动特点 竖直分运动特点 方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 图2 (1)如图2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做平抛运动；同时B球被释放，做自由落体运动．观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音． (2)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球仍同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动． 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 1．装置和实验 (1)如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板． 图3 (2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行．钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹． (3)上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一(选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置． (4)以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴． (5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹． (6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点． (7)结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动水平方向为匀速直线运动． 2．注意事项 (1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平，使小球做平抛运动(调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)． (2)背板必须处于竖直面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直． (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同． (4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球球心在背板上的投影点． (5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜． 一、原理与方法 在探究平抛运动的特点时，可以选用图4中两种装置进行研究． 图4 (1)图甲的实验现象是__________．该现象说明平抛运动的__________． (2)图乙是实验室内研究平抛运动的装置． 以下实验过程的一些做法，其中合理的有________． A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B．每次小球释放的初始位置可以任意选择 C．每次小球应从同一位置由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 答案　(1)两小球总是同时落地　竖直分运动是自由落体运动　(2)AC 解析　(1)题图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动． (2)斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度方向为水平方向，故A正确；为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球都应在同一位置由静止释放，B错误，C正确；小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，故D错误． 如图5所示是采用频闪照相的方法拍摄到的小球做平抛运动的照片．背景标尺每小格边长均为L＝5 cm，则： 图5 (1)由图可知，小球在水平方向做________运动，理由是