5.3实验：探究平抛运动的特点 讲义-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

探究抛体运动的特点 年 级： 高 一 辅导科目： 物 理 教学内容 考点一：教材原型实验 【知识思维方法技巧】 （1）实验思路 用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为抛物线并求出小钢球的初速度． （2）实验器材 末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、重垂线、三角板、铅笔等． （3）实验过程 ①安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，并用重垂线检查背板是否竖直． ②安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否水平，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在直轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平，如图． ③描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末端飞出开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡板上，挤压复写纸，会在白纸上留下印迹．取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹． ④确定坐标原点及坐标轴：选定斜槽末端处小球球心在白纸上的投影的点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴． （4）数据处理 ①判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线． ②计算平抛物体的初速度 情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度． 情景2：若原点O不是抛出点 在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示．A到B与B到C的时间相等，设为T. 用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB. yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x. （5）注意事项 ①固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平，否则小球的运动就不是平抛运动了． ②小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的速度相等． ③坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在背板上的水平投影点． 【典例1基础题】在做“探究平抛运动的特点”的实验时： (1)钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的． (2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，由轨迹可知，竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝________，tOA∶tAB∶tBC＝________，这表明竖直方向是初速度为________的________运动． (3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y－x2图像(如图乙)，此平抛物体的初速度v0＝0.49 m/s，则竖直方向的加速度g＝________ m/s2.(结果保留3位有效数字) 【典例1基础题对应练习】在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度． (1)实验简要步骤如下： A．如图所示，安装好器材，注意斜槽末端水平以及平板竖直放置，记下斜槽末端O点和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是___________________________． B．让小球多次从________(选填“同一”或者“不同”)位置滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置． C．测出曲线上某点的x、y坐标值，(当地重力加速度g已知)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，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹． (2)(多选)“探究平抛运动”的特点，下面说法正确的是________． A．使用密度大、体积小的小球 B．必须测出平抛小球的质量 C．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 D．尽量减小小球与斜槽之间的摩擦 【典例1提高题】图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹． (1)实验得到小球做平抛运动的轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y­x2图像能说明小球做平抛运动的轨迹为抛物线的是