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

5.3 平抛运动的实验同步练习 【知识点填空】 一、实验思路 1.基本思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的 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竖直向下的重力作用，可尝试将平抛运动分解为 方向的分运动和 方向的分运动。 二、进行实验 方案一　频闪照相法 1.对频闪照片的分析 (1)如图甲所示是一个小球做平抛运动时的频闪照片。选第一个小球球心为原点建立坐标系，可每3个小球(不计初始位置的球)取1个球测量相对应的横坐标和纵坐标，如图乙所示。 (2)根据频闪照相的特点可知，若频闪周期为T，则每相邻两球的时间间隔相等，都是T，即图中OA、AB、BC对应的时间间隔就是 。 (3)将所测的数据填入表格，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。 O A B C 横坐标 0 x1 x2 x3 纵坐标 0 y1 y2 y3 2.数据处理 (1)水平方向：数据满足x1－0＝x2－x1＝x3－x2＝…，则说明小球在水平方向做 运动。 (2)竖直方向：根据坐标计算每一段时间间隔内的位移，然后计算出相邻相等时间内的位移差，如果满足Δy＝ ，则说明小球在竖直方向上的加速度为g。如果O点是平抛运动轨迹的初始点，则竖直方向初速度为0，小球在竖直方向做 运动。 方案二　分步研究水平和竖直两个方向的运动规律 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 (1)在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做 运动；同时B球被释放，自由下落，做 运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。 甲 (2)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，多次重复这个实验，记录实验现象。 (3)结论：发现两球仍同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为 运动。 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 (1)在如图乙所示的装置中，斜槽M末端 。钢球在斜槽M中从某一高度滚下，从末端飞出后做 运动。 乙 (2)先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后，落到挡板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 (3)上下调节挡板N，通过多次实验，每次使钢球从斜槽上 由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 (4)用 曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。 (5)确定“相等的时间间隔”，看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水平分运动的规律。 (6)结论：平抛运动在相等时间内水平方向 ，平抛运动水平方向为 。 三、注意事项 1.斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置 ，则斜槽末端切线水平。 2.方木板固定：方木板必须处于 平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.小球释放 (1)小球每次必须从斜槽上 由静止滚下。 (2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球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.坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5.初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。 五、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，坐标原点的位置确定不准确，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，导致轨迹出现误差。 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。 【针对性练习】 1．小高同学用如图所示的实验装置来验证平抛运动的特征：两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与水平板相切。两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。 （1）为完成本实验，弧形轨道M、N的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑，水平板的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑。 （2）符合上述实验条件后，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的水平分运动是 。 2．某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。    （1）在图1中用小锤敲击铁片，观察到A、B两个小球