5.3实验 探究平抛运动的规律-【堂堂清】2022-2023学年高一物理同步易混易错（人教版2019必修第二册）

第五章 抛体运动 第三节 实验 探究平抛运动的特点 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 初步了解什么是平抛运动及探究平抛运动的实验原理。 科学思维 能够制定出科学的探究方案，并使用平抛运动实验器等实验器材获取实验数据。 科学探究 能够通过对运动的数据处理得出实验结论，会分析产生实验误差的原因。 科学态度与责任 通过实验的设计和数据的处理，提升科学推论与论证的能力，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。 知识点一　抛体运动与平抛运动 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，物体只受重力的作用，这时所做的叫作抛体运动。 2.平抛运动 初速度沿水平方向的抛体运动就叫作平抛运动。 3．平抛运动的特点： (1)初速度沿水平方向； (2)只受重力作用。 知识点二　探究物体做平抛运动的特点 1．实验目的 (1)用实验方法描出平抛运动的轨迹。 (2)探究平抛运动竖直方向和水平方向运动的特点。 2．实验原理 用频闪照相的方法或研究平抛运动的实验装置得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，根据各点坐标数据研究小球在水平方向和竖直方向的运动规律。 3．实验器材 (1)频闪照相机、铅笔、刻度尺、三角板。 (2)平抛实验装置、小钢球、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板。 4．进行试验 方案一：频闪照相法： (1)实验现象：利用频闪照相机得到物体做平抛运动与自由落体运动对比的频闪照片如图1所示。 (2)现象分析： ①在竖直方向上，两种运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动； ②在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动。 (3)理论分析： ①水平方向：初速度为v0，物体不受力，即Fx＝0，物体由于惯性而做匀速直线运动。 ②竖直方向：初速度为零，物体只受重力作用，即Fy＝mg，a＝g，物体做自由落体运动。 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 (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。 (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。 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。 3.误差分析 (1)安装斜槽时，其末端不水平。 (2)钢球做平抛运动时受空气阻力影响。 (3)钢球每次滚下的初位置不相同。 (4)建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点。 易错易混点一：实验原理与操作 易错易混点辨析：弄清实验原理，牢牢把握平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；实验操作步骤要结合实验注意事项记忆，注意事项通常是高频考点。 例1.(2021·江苏姜堰二中期末)在做“探究平