5.3 实验：探究平抛运动的特点 【帮课堂】2023-2024学年高一物理 同步学与练（ 人教版2019必修第二册）

5.3 实验：探究平抛运动的特点 ( 学习目标 ) 课程标准 学习目标 通过实验，探究并认识平抛运动的规律。 1、知道抛体运动和平抛运动，知道用运动分解的方法研究平抛运动。 2、知道平抛运动的条件及相应控制方法，会用获得位置的方法确定多个点，并会描绘平抛运动是轨迹。 3、会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运动水平和竖直分运动的特点。 4、通过探究平抛运动特点的实验，了解科学探究中获取及处理数据的方法。 ( 0 2 预习导学 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、实验思路 1.思路：把复杂的曲线运动 不同方向上两个相对简单的直线运动。 2.平抛运动的分解方法 由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到 作用，可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。 二、探究平抛运动竖直分运动的特点 1.实验按图示装置进行实验，小钢球A、B位于相同高度处，用小锤击打弹性金属片，金属片C受到小锤的击打，向前推动A，小钢球A具有水平初速度，做 运动，同时松开小钢球B，自由下落，做 运动。 2.分析 仔细观察可知，不管两个小钢球距地面的高度为多大，或小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都同时落地，说明两小钢球在空中运动的 相等，即做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是 运动。 3.结论 做平抛运动的物体在竖直方向上做 运动。 三、探究平抛运动水平分运动的特点 1.实验 在图示的实验装置中，两个相同的弧形轨道M、N，上端分别装有电磁铁C、D；调节C、D的高度，使AC＝BD。将小铁球P、Q分别吸在C、D上，然后切断电源，使球以相同的初速度v0分别同时从M、N的末端水平射出，其中与轨道N相切的水平面光滑。 实验发现两铁球在P球落地时相遇。只增大或减小轨道M的高度再进行实验，结果两铁球 。 2.分析 只改变轨道M的高度，相当于只改变P球做平抛运动的竖直高度，发现P、Q两球总是在P球落地时相遇，即P球在水平方向上的运动不因P球在竖直方向上运动时间的长短而改变，总是和在水平面上做匀速直线运动的Q球有完全相同的 情况。 (3)结论 做平抛运动的物体在水平方向上做 运动；平抛运动的各分运动具有 性。 四、常规实验 1．实验思路 用 逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为 ，并求出小钢球的 ． 2．实验器材 末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、 、铅垂线、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，并用铅垂线检查背板是否 ． (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 ，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能 ，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 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，会挤压复写纸，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 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＝ 和y＝ ，即可求出多个初速度v0＝ ，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， ①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. ②用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB. ③yBC－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