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

组题人：杨密花 核对人：杨密花 学案 §5.3 实验：探究平抛运动的特点 【实验目的】 1．描出平抛物体运动的轨迹， 2．求出平抛物体的初速度。 【实验原理】 图6－1 平抛物体的运动可以看作两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。小球作平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球作平抛运动的曲线，建立直角坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值，利用公式y=gt2/2求出小球的飞行时间t，再利用公式x=v0t，求出小球的水平速度，即为小球做平抛运动的初速度。 【实验器材】 平抛实验器材：包括底座、接球板、 执紧螺丝、水准气泡、定位器、斜槽轨道、钢球、重锤组成。 此外还有白纸、图钉、描点器、三角板、刻度尺、铅笔等。 【实验步骤】 1.安装调整仪器，调节底座的调节螺丝使水准气泡位于中心处，这时图板就处于一个竖直平面。 2.用图钉把白纸钉在图板上，确定坐标O，把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O，以O点为原点建立坐标系，用重锤确定y轴方向，作y轴的垂线为x轴。 3.将定位器固定， 每次实验都让小球从定位器前由静止开始运动，以保证每次平抛的初速度大小都相同。 4.逐次将接球板从上到下在不同高度承接钢球， 钢球在接球板上的落点用描点器记录到白纸上。找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。 5.计算初速度：在曲线上选取ABCDEF六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，用公式x=v0t，y=gt2/2，计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。 【注意事项】 1.实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，图板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 2.每次让小球从定位器前由静止运动，以保证每次平抛的初速度大小都相同。 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，球的球心在木板上的水平投影点。 4.要在斜轨上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。 【误差分析】 1.本实验误差主要来源于两个方面：①.安装斜槽时其末端不水平。调整方法：平衡法调整斜槽末端水平，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。②.建立坐标系时，不以斜槽末端端口位置为坐标原点。应以小球在槽口时球心在图板上的水平投影点为坐标原点。 2.计算小球的速度要在平抛轨迹上选取距O 点远些的点来计算球的初速度，这样可以减小相对误差。 3.要在斜槽上稍高的地方释放小球， 使它以较大的水平初速度抛出，其轨迹最好由图板的左上角到右下角，这样可以减小相对误差。 【典型例题】 1. 采用如图所示的装置做“研究平抛运动”的实验。 (1)实验时需要下列哪个器材________。 A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器 (2)做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹．下列的一些操作要求，正确的是________。 A．每次必须由同一位置静止释放小球 B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 D．记录的点应适当多一些 (3)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s。(g=9.8m/s2) (4)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s；B点的竖直分速度为________m/s。(g=10m/s2) 2.（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的选项是____。 A．调节斜槽末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 C．每次必须由静止释放小球 D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （2）如图所示，在研究平抛物体的运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则由图可知小球从a运动到b和b运动到c的时间是________（填”相等”或”不相等”）的，小球平抛的初速度的计算式为v0＝______（用L、g表示），小球在b点的速率是vb＝________（用L、g表示），a点__________抛出点（填“是”或“不是”）。 3. 在做“研究平抛运动”的实验中，为了确