（教用word）第5章　3　实验：探究平抛运动的特点-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册(人教版)

3　实验：探究平抛运动的特点 【知识储备】 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，这时的运动叫作抛体运动。 2．平抛运动 (1)概念：如果抛体运动的初速度是沿水平方向的，物体所做的运动叫作平抛运动。 (2)条件：物体具有水平方向的初速度且运动过程中只受到重力的作用。 【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。 【实验思路】 1．提出问题 平抛运动是曲线运动，速度和位移的大小和方向时刻在发生变化。这个复杂的曲线运动有什么规律呢？能否分解为两个简单的直线运动？ 2．科学猜想 由于物体是沿水平方向抛出的，在运动过程中只受重力作用，因此平抛运动可能是水平方向和竖直方向分运动的合成。那么只要研究出这两个分运动的特点，平抛运动的规律就清楚了。 【实验方案】 方案一：利用频闪照相法探究平抛运动的特点 数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线，便得到小球的运动轨迹，如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔相等，只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和竖直距离，就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。 方案二：利用描迹法探究平抛运动的特点 实验装置如图所示。小钢球从斜槽上滚下，从水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的，设法用铅笔描出小钢球经过的位置。通过多次实验，在竖直坐标纸上记录小钢球所经过的多个位置，用平滑的曲线连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹。 【数据处理】 方案一 (1)建立以抛出点为坐标原点，以小球水平抛出时的初速度方向为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向的直角坐标系。 (2)测出相邻两帧照片中小球移动的水平距离和竖直距离。 (3)根据水平位移和竖直位移随时间变化的具体数据分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。 方案二 (1)测出时间T、2T、3T、…内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移。 (2)把测得的数据记录在表格中。 时间 T 2T 3T … 水平位移 竖直位移 (3)通过数据分析水平分运动和竖直分运动的特点。 【误差分析】 1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动。 2．建立坐标系时，坐标原点的位置不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确。 3．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现偏差。 4．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差。 5．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。 【注意事项】 1．利用描点法做实验时必须调整斜槽末端的切线沿水平方向。 2．方木板必须处于竖直平面内，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滚下。 4．坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 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。 　 　　实验思路及操作 在用斜槽轨道做“探究平抛运动的特点”的实验中，可以通过描绘物体平抛运动轨迹结合实验结论求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下： A．让小钢球多次从________位置滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置 B．安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是___________________________________________ C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值 D．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹 请把上述步骤补充完整，实验步骤的合理顺序是__________(只排列序号即可)。 解析：A步骤中要记下小球运动途中经过的一系列位置，不可能在一次平抛中完成，每一次平抛一般只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，小球开始平抛时的初速度必须相同，因此小球每次必须从同一位置滚下。B步骤中用平衡法，如果斜槽末端是水平的，小球受到的支持力和重力是平衡的，将小球放到斜槽末端任何位置，小球均不会滚动，如果斜槽末端不是水平的，小球将发生滚动。C步骤中，由x＝v0t及y＝gt2联立即可求得v0＝x。 答案：同一　将小球放到斜槽末端任一位置，均不滚动　x　BADC 探究平抛运动的特点实验注意事项 (1)斜槽安装：将小球放在斜槽末端水平部分，将其向两边各轻轻拨动一次，若没有明显的运动倾向，则斜槽末端是水平的。 (2)方木板固定：固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线