第五章3 实验：探究平抛运动的特点(学案)-【成才之路】2022-2023学年高中新教材物理必修第二册同步学习指导（人教版2019）

!"#$%&'() ＲＪ * ３．实验：探究平抛运动的特点 实验必备·合作探究 　 　 　 　 　 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．进行实验 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　 　 　 　 　 ， 说明平抛运动在竖直方向的分运动为　 　 　 　 　 。 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                                                                。 !!"# 　 ０１３ +,-&./+012345 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 　 　 　 　 ，平抛运动水平方向为　 　 　 　 　 　 。 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                         。 实验研析·创新应用 　 　 　 探究一　 教材原型实验 角度１　 对实验操作过程的考查 ┃┃典例剖析　 ■ 　 　 典题１ 在“研究平抛运动”实验中。 （１）如图所示是用横挡条卡住平抛小球，用 铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法。 ①坐标原点应选小球在斜槽末端点时的　 　 　 。 Ａ．球心