第一章 3 探究平抛运动的特点-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（教科版）

3　探究平抛运动的特点 [学习目标]　1.知道什么是平抛运动。2.会利用实验描绘平抛运动的轨迹(重难点)。 一、什么是平抛运动 1．定义：物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动。 2．特点：(1)初速度沿水平方向。 (2)只受重力作用。 3．轨迹：平抛运动的轨迹并不是一条竖直线，而是一条抛物线。 二、描绘平抛运动的轨迹 1．实验仪器 如图所示是实验室常用来描绘平抛运动轨迹的仪器。 2．实验原理 使钢球以一定的初速度由轨道平直部分水平抛出。下落的钢球打在接球挡板上，由于挡板平面向记录面板倾斜，小球将挤压记录纸，留下一个迹点。移动接球挡板重复实验，即可得到平抛钢球下落时的一系列迹点。 3．实验操作 (1)将实验仪器置于桌面，调节调平螺丝，观察重垂线，使面板处于竖直平面内，卡好定位板，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置。 (2)在描迹记录纸后衬垫一张复写纸或打字蜡纸，并用压纸板将它们紧贴固定在面板上。使横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下，并使坐标原点的位置在钢球的中心离开轨道处。 (3)把接球挡板置于最上方一格。 (4)将定位板固定好，钢球紧靠定位板释放，钢球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。钢球打在接球挡板上，挤压记录纸，留下一个迹点。 (5)向下移动接球挡板，重复上述操作，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。 (6)改变定位板位置，重复上述实验操作步骤，便可获得另一系列迹点。 4．描绘平抛运动的轨迹 取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平抛运动的小钢球的轨迹图线。 5．注意事项 (1)实验中必须调整轨道末端水平(将钢球放在轨道末端水平部分，若钢球静止，则轨道末端水平)。 (2)面板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 (3)坐标原点不是轨道的端点，应是钢球出轨道时球心在面板上的投影点。 (4)同一次实验中，钢球每次必须从轨道上同一位置由静止释放。 (5)钢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。 例1　(2023·泸州高级中学期中)采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动的特点”的实验。 (1)实验时需要下列器材中的________； A．弹簧测力计 B．重垂线 C．打点计时器 D．秒表 (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不正确的是________； A．每次必须从同一位置由静止释放小球 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)若用频闪照相法来验证小球在平抛过程中水平方向是否为匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得x1、x2、x3、x4后，需要验证的关系是____________________________________。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是________。 A. B. C. D. 答案　(1)B　(2)B　(3)x4－x3＝x3－x2＝x2－x1＝x1　D 解析　(1)本实验不需要称重，也不需要计时，但是要保证木板在竖直平面内，故选B。 (2)每次必须从同一位置由静止释放小球，保证每次抛出的小球初速度相等，A正确；每次不需要等距离下降记录小球位置，B错误；小球运动时不应与木板上的白纸相接触，防止接触后受到摩擦力给实验带来更大误差，C正确；记录的点应适当多一些，这样能更准确地描绘出平抛轨迹，D正确。 (3)验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，只需验证任意相等时间小球走过的位移都相等即可，即需要验证的关系是x4－x3＝x3－x2＝x2－x1＝x1，求多段位移对应速度的平均值可以减小误差，故选D。 例2　某同学用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下列说法正确的是________。 A．小球做平抛运动时应与木板摩擦，以便画出运动轨迹 B．本实验不需要用天平测出小球的质量，也不需要配备重垂线 C．为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平 D．以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O (2)在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力________(选填“会”或“不会”)使实验的误差增大。 答案　(1)CD　(2)不会 解析　(1)小球做平抛运动时，不应使其与木板摩擦，以免影响运动的轨迹，故A错误；本实验不需要用天平测出小球的质量，但需要配备重垂线，以便确定竖直方向，故B错误；为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平，故C正确；小球从斜槽上某位置由静止滚下，离开斜槽末端后做平抛运动，应以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O，故D正确。 (2)只要让小球每次均从斜槽上同一位置由静止滚下，小球到达斜槽末端时速度就相同，可知小球与斜槽间的摩擦力不会增大实验误差。 针对训练　如图是实验室内研究平抛运动的装置。 该实验中，让小球多次从斜槽上由静止滚下，在白纸上依次记下小球的位置，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图甲、乙所示，从图中明显看出甲的实验错误是______________，乙的实验错误是__________________________________________________________________。 答案　斜槽末端不水平　每次由静止释放小球的位置不同 解析　用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平。题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即每次由静止释放小球的位置不同。 例3　用频闪照相法探究平抛运动的特点，如图所示，记录了物体在不同时刻的位置，已知频闪周期一定，如果把平抛运动分解为水平运动和竖直运动，观察图片可知： (1)物体在水平方向上做______运动，在竖直方向上做______运动，并说明理由：__________。 (2)图中a点________(选填“是”或“不是”)抛出点，请说明理由：_____________________。 答案　(1)匀速直线　匀加速直线　理由见解析　(2)不是　理由见解析 解析　(1)记录物体位置的a、b、c、d相邻两点间的水平距离均相等，为两个小格，即水平方向上在相同时间内发生的位移相等，故物体在水平方向上做匀速直线运动；相邻两点间的竖直距离分别为1格、2格、3格，所以在竖直方向满足“相等时间内相邻位移差相等”，故竖直方向上做匀加速直线运动。 (2)假设a点为抛出点，则竖直方向初速度为零，物体在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，a、b、c、d相邻两点间的时间间隔相等，竖直位移之比应为1∶3∶5，而题图中位移之比为1∶2∶3，所以a点不是抛出点。 学科网（北京）股份有限公司 $$