5.3 实验：探究平抛运动的特点-2021-2022学年高一物理精梳细讲 讲义（人教版2019必修第二册）

【基础知识梳理】 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：探究平抛运动的特点 1．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． 2．进行实验 方案一：频闪照相(或录制视频)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)通过频闪照片描出小球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末端切线水平，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，使钢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钢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的特点． 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. 【例题讲解】 1、 平抛运动 1．（多选）在地面上观察下列物体的运动，其中做曲线运动的有（　　） A．质点向东运动时受到一个向西的力 B．气球在竖直上升时吹来一阵北风 C．汽艇在匀速驶向对岸的同时，河水还在匀速流动 D．在以速度v行驶的列车上，以相对列车的速度v水平向前抛出一个物体 2．（多选）一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度分别为v1和v2，时间间隔为Δt，下面说法正确的是（　　） A．v1和v2的方向一定不同 B．由v1到v2的速度变化量△v的大小为g·△t C．平抛是匀变速曲线运动 D．若v2是后一时刻的速度，则v1>v2 3．（多选）“套圈圈”是许多人都喜爱的一种游戏。如图所示，小孩和大人直立在界外同一位置，在同一竖直线上不同高度先后水平抛出小圆环，并恰好套中前方同一物体。假设小圆环的运动可视为平抛运动，则（　　） A．大人抛出的圆环速度大小较小 B．两人抛出的圆环速度大小相等 C．小孩抛出的圆环运动时间较短 D．大人抛出的圆环运动时间较短 4．第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办，跳台滑雪是比赛项目之一。如图所示，运动员从跳台边缘的O点水平滑出，落到斜坡 上的 点。运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响。运动员滑出后，可以将他在空中的运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。关于水平方向的分运动，下列说法正确的是（　　） A．水平方向为匀速直线运动 B．水平方向为匀加速直线运动 C．水平方向为匀减速直线运