第03讲：实验：探究平抛运动的特点-2023-2024学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第二册）

第03讲：实验：探究平抛运动的特点 【考点归纳】 考点一：验证平抛运动水平方向做匀速直线运动 考点二：验证平抛运动竖直方向做自由落体运动 考点三：实验：研究平抛物体的运动 考点四：用闪频相机研究平抛运动 【知识归纳】 考点一：平抛运动实验的理论基础知识 1．用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹． 2．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线的方法：用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入y＝ax2中求出常数a，然后测量其他点的x、y坐标，若任意点的x、y坐标总满足y＝ax2，则说明平抛运动的轨迹为抛物线． 3．计算平抛物体的初速度 由平抛运动的位移公式x＝v0t和y＝gt2，可得v0＝x，把测得的某点的x、y两个坐标代入此式，即得平抛物体的初速度. 考点二、描绘平抛运动的轨迹 1．实验器材 斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台． 2．实验步骤 (1)按图甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止) (2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴． (3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点． (4)将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示． 3．注意事项 (1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(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)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由静止释放． (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． 4．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，且水平端加接一段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．设法将它描在其后的纸上，进行分析处理． 5．频闪照相法 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了小球的运动轨迹．如图所示． 考点三、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 方法一　公式法 1．原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点，建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标应具有y＝ax2的关系，而且同一轨迹a是一个特定的值． 2．验证方法 方法一　代入法： 用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入y＝ax2中求出常量a，看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数． 方法二　图象法 建立y－x2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2值，在y－x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值． 考点四、计算平抛运动的初速度 计算平抛运动的初速度可以分为两种情况． 1．平抛轨迹完整．(即含有抛出点) 在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0. 因x＝v0t，y＝gt2，故v0＝x . 2．平抛轨迹残缺(即无抛出点) 在轨迹上任取三点A、B、C(如图所示)，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则 Δh＝hBC－hAB＝gt2所以t＝ 所以初速度v0＝＝x 【题型归纳】 题型一：验证平抛运动水平方向做匀速直线运动 1．（2023下·江苏徐州·高一统考期中）如图所示，将两个相同的斜滑道固定在同一竖直平面内，最右端对齐，最下端水平，下面的滑道与光滑水平板平滑连接。把两个相同的小钢球从滑道的相同高度由静止同时释放，观察到1球总能恰好击中2球。该实验说明（　　） A．平抛运动在竖直方向做自由落体运动 B．平抛运动在水平方向做自由落体运动 C．平抛运动在竖直方向做匀速直线运动 D．平抛运动在水平方向做匀速直线运动 2．（2022下·上海浦东新·高一上海市建平中学校考期中）如图所示，滑道1和2完全相同，滑道底部水平，滑道2与光滑水平板相接。将两个一样的小钢球从两个轨道的距底端相同高度处由静止同时释放，则将观察到的现象是A、B两个小球在水平板上相遇，改变释放点的高度和上面滑道对地的高度，重复实验，A、B两球仍会在水平面上相遇，这说明（　　） A．平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动 B．平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动 C．A球在下落过程中竖直方向速度越来越大 D．A、B球的速度任意时刻都相同 3．（2021下·河南平顶山·高一校考周测）利用如图所示装置探究