课时5.3 实验：探究平抛运动的特点--2022-2023学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第五章　抛体运动 课时5.3　实验：探究平抛运动的特点 1. 知道什么是平抛运动。 2. 会用运动的分解的方法探究平抛运动的特点，并认识平抛运动的规律。 3. 知道频闪照相法、滴水法、描点法等也是探究平抛运动的特点实验的常用方法。 4. 掌握利用实验所得轨迹求物体做平抛运动的初速度的方法。 一、实验思路 1.几个基本概念 (1)抛体运动与平抛运动：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，这时的运动叫作抛体运动。如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动。 (2)物体做平抛运动的条件：初速度方向水平，只受重力作用。 2.实验思路 由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，因此我们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，分别研究这两个方向的分运动特点，就能清楚平抛运动的规律。   二、探究平抛运动的特点 1.方案一：频闪照相法探究平抛运动的特点 　　利用频闪照相法记录做平抛运动的小球在不同时刻的位置。选频闪照片上的第一个小球球心为原点建立平面直角坐标系，测量出每个小球(或每3个小球中取1个)的球心对应的x坐标和y坐标，如图所示。 　　根据频闪照相的特点，若频闪周期为T，每相邻两球的时间间隔相等，都是T，则图中OA、AB、BC的时间间隔就是3T。 将所测的数据填入表格，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。 O A B C x轴坐标 0 x1 x2 x3 y轴坐标 0 y1 y2 y3 2.方案二：分步研究水平和竖直两个方向的运动规律 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 (1)实验过程：在如图所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，记录实验现象。 (2)实验现象：A、B两个小球同时开始运动，又同时落地。 (3)实验结论：A球在竖直方向上的分运动的运动性质和B球的运动性质相同，所以平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 (1)实验器材：斜槽(带小球)、方木板及竖直固定支架、白纸、复写纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 (2)实验过程 a.在如图所示的装置中，斜槽M末端水平。调节调平螺丝，使背板处于竖直平面内，卡好倾斜挡板N。将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。  b.钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 c.上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 d.根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的规律，确定相等的时间间隔，分析相等时间内水平分运动的位移，确定水平分运动的规律。 三、判断平抛运动的轨迹是否为抛物线 1.公式法 (1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立平面直角坐标系后，轨迹上各点的坐标应满足y=ax2的关系(a是一个特定的常量)。 (2)验证方法：用刻度尺测量几个点的坐标，分别代入y=ax2中求出常量a，看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数。 2.图像法 建立y-x2坐标系，根据所测量的各个点的坐标分别计算出对应的y值和x2值，在y-x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上。 基础过关练 题组一　实验原理与操作 1.(2021北京顺义期末)某同学用图示装置研究平抛运动及其特点。他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。他观察到的现象是：小球A、B　　　　(填“同时”或“不同时”)落地；让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间将　　　　(填“变长”“不变”或“变短”)。上述现象说明：平抛运动的时间与　　　　大小无关，平抛运动的竖直分运动是　　　　运动。  2.(2021福建福州期中，节选)某同学用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下列说法正确的是　　　　。  A.小球做平抛运动时应与木板摩擦，以便画出运动轨迹 B.本实验不需要用天平测出小球的质量，也不需要配备重垂线 C.为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平 D.以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O (2)在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力　　　　(选填“会”或“不会”)使实验的误差增