第五章 3.实验：探究平抛运动的特点（教参Word）- 【勤径学升·同步练测】2022-2023学年高一新教材物理必修第二册（人教版）

3.实验：探究平抛运动的特点 学习目标 1.知道平抛运动的概念、物体做平抛运动的条件。 2.知道常见的几种获取平抛运动轨迹的办法，会描绘平抛运动的轨迹。 3.知道把运动分解为两个方向的分运动，会设计方案探究两个分运动的特点。 [对应学生用书第10页] 一、知识储备 1.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.平抛运动的特点 （1）初速度沿水平方向。 （2）只受竖直方向的重力作用。 二、实验思路 1.运动分解 　　平抛运动是曲线运动，速度和位移的方向都在时刻变化。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在这两个方向的运动特点。 　　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。 2.探究方向 　　我们需要知道这两个方向的位移或速度随时间变化的信息。位移和速度哪个更方便测量？如何通过实验获得所需信息呢？ 提示　位移更方便测量。 三、实验器材 　　斜槽、坐标纸、图钉、方木板、小球、刻度尺、重锤、细线、三角板、铅笔、铁架台、平抛运动演示仪。 四、进行实验 步骤1　探究平抛运动竖直分运动的特点 　　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，多次重复这个实验，记录实验现象。 实验记录： 次数 1 2 3 4 5 6 落地声音 实验结论：平抛运动的小球与自由落体的小球同时（选填“同时”或“不同时”）落地，说明平抛运动竖直方向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.安装调整斜槽：将坐标纸用图钉钉在竖直的木板的左上角，如图所示，用平衡法调整斜槽末端水平，直到将小球轻放在斜槽的平直部分的末端，能使小球在平直轨道上的任意位置静止即可。 2.调整木板，确定坐标原点：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球运动轨迹所在平面平行靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，用铅笔在纸上把这个点记下来，O点即为坐标原点，再利用重垂线画出通过O点的竖直线。 3.确定球的位置：使小球由斜槽某一位置无初速度滚下，离开水平槽后做平抛运动。先用眼睛粗略确定小球的运动轨迹，然后使小球从同一位置无初速度滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。 4.建坐标系，描绘轨迹：取下坐标纸，以过O点的竖直线作为y轴，过O点的水平线作为x轴，最后将纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即可得到小球平抛运动的轨迹。 五、数据分析 1.由步骤1可知平抛运动竖直方向分运动为自由落体运动，则在相等的时间T，2T，3T，…竖直方向的位移之比为1∶4∶9∶…。 2.在y轴上取h，4h，9h，…几个点，过这几个点作水平线，与抛体轨迹的交点记为A，B，C，…。 3.过A，B，C，…作竖直线交x轴上a，b，c，…。 4.测Oa，Ob，Oc，…长度，记入表格。 Oa Ob Oc Od … Oa∶Ob∶Oc∶Od∶…＝1∶2∶3∶…。 实验结论：平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动。 六、注意事项 1.斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。 2.方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.小球释放 （1）小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 （2）小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 4.坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 七、其他方案 1.喷水法 　　如图所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，可在装置一侧竖直放置一块玻璃板，将平抛运动的轨迹描在玻璃板上。 2.频闪照相法 　　用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。 [对应学生用书第12页] 一、实验原理与设计 [例1]　为了探