第03讲 实验：探究平抛运动的特点-【寒假自学课】2022年高一物理寒假精品课（人教版2019 必修第二册）

第03讲 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． 【基础知识】 知识点一、抛体运动 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之下，物体只受重力作用，这时的运动叫作抛体运动。 2.平抛运动：初速度是沿水平方向的抛体运动。 知识点二、探究平抛运动的特点 1.实验目的： ①探究做平抛运动的物体在水平方向和竖直方向的运动规律。 ②探究物体做平抛运动的轨迹。 2.探究平抛运动竖直分运动的特点 ①实验条件：给出两个球A和B在同一位置，同一时刻，A球做平抛运动，B球做自由落体运动。 ②实验现象：A球的运动轨迹是曲线，B球的运动轨迹是直线；A球与B球几乎同时落地。改变小球距离地面的高度，重复实验。 ③实验结论：平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 3.探究平抛运动水平方向分运动的特点： 1．装置和实验 (1)如图所示，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． 4.数据处理 （1）判断平抛运动的轨迹是否为抛物线： 在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…用刻度尺测量各点的坐标(x，y)． (1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入y＝ax2求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标都近似成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线． (2)图象法：建立y ­x2坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线． （2）计算初速度：在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，并记录在下面的表格中，已知g值，利用公式y＝gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值． A B C D E F x/mm y/mm v0＝x/(m·s－1) v0的平均值 5.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． 6.实验注意事项 ①斜槽末端的切线方向必须水平； ②木板平面竖直并且平行于小球的运动轨道平面，同时使小球的运动轨道平面靠近木板但不接触； ③坐标原点不在斜槽的末端，应在槽口上方小球的球心处。 ④小球应从同一位置无初速度自由释放，以保证小球每次做平抛运动的初速度相同，从而是轨迹相同。 【考点剖析】 例1．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