实验：探究平抛运动的特点

第五章抛体运动5.3

实验：探究平抛运动的特点目录一、上节回溯三、小结四、练习二、知识讲解一、上节回溯1．合速度；2．分速度；3．合速度和分速度的关系；4．运动的合成；5．运动的分解；

以下运动有什么共同的特点？抛体运动二、知识讲解——平抛运动标枪的运动篮球的运动铅球的运动以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动。1．如果抛体运动的初速度是沿水平方向，这样的抛体运动就叫作平抛运动；2．物体做平抛运动的条件：初速度水平，只受重力作用；3．平抛运动的性质：匀变速曲线运动。平抛运动二、知识讲解——平抛运动思考：平抛运动的运动有什么特点，即做平抛运动的物体速度和位移随时间的变化关系是怎样的？问题1：平抛运动是曲线运动，我们应当用什么方法来研究曲线运动？实验思路二、知识讲解——实验设计问题2：平抛运动应该分解为哪两个方向的运动？为什么？问题3：根据竖直方向上的受力与运动情况，你认为平抛运动在竖直方向上的分运动应是什么运动？问题4：若要证明你分析的结论，你要如何设计实验来证明？需要哪些器材？1．研究方法：（1）建立平面直角坐标系；（2）化曲为直，将平抛运动分解为水平和竖直方向上的两个直线运动，分别验证。2．理论猜想：（1）水平方向：有初速度，不受力，匀速直线运动；（2）竖直方向：无初速度，只受重力，匀变速直线运动；实验思路二、知识讲解——实验设计利用频闪照相方案一二、知识讲解——进行实验通过频闪照片，我们很容易看出，平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。探究平抛运动竖直方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验利用小锤敲击弹性金属片，小球

A沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球

B被释放，做自由落体运动，观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。改变敲击的力度大小，再观察比较两小球的落地时间和运动轨迹。思考：为什么只要比较小球是否同时落地，就能证明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动？探究平抛运动竖直方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验问题1：能否保证A、B两球同时开始运动？你能否观察到两球同时落地，若不能，该怎么办？问题2：一次同时落地能否说明猜想已经得到了验证？改变小球下落的高度和改变打击力度，多做几次实验的目的是什么？问题3：实验结果说明了什么？你能表述平抛运动在竖直方向分运动的特点吗？探究平抛运动水平方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验问题1：对于斜槽上滚出的小球，如何保证小球水平抛出？问题2：如何记录小球的位置？问题3：如何记录小球在不同时刻的位置？如果需要多次实验才能记录多个时刻的位置，你如何确保运动的同一性？探究平抛运动水平方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验1．如图所示，安装实验装置。2．将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。3．调节斜槽M末端水平。4．让小球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。小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。5．上下调节挡板N，让小球从斜槽的同一高度滚下，通过多次实验，在白纸上记录小球所经的多个位置。探究平抛运动水平方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验问题4：你所记录的多个小球位置之间的时间间隔相等吗？为了获取相同时间间隔的点，你有什么办法？问题5：为了定量研究需要建立坐标系，坐标原点在哪里？坐标轴如何确定？问题6：如何画出轨迹？如何在轨迹上确定时间间隔相等的点？探究平抛运动水平方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验

把小球放在斜槽末端出槽口的位置，记下小球球心在背板上的投影点记为点O，取下白纸，用一条光滑曲线将白纸上所有的点连接起来，以O

为原点，水平方向为x

轴，竖直方向为y

轴建立直角坐标系。要取相等时间间隔的点，根据自由落体运动的位移公式

h＝gt2/2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1:3:5:…:(2n－1)，那么我们就可以从坐标系的纵轴上选取长度分别为h，3h，5h，7h

的相邻线段，即选取纵坐标分别为

h，4h，9h，16h的四个点。探究平抛运动水平方向的运动特点方案二二、知识讲解——进行实验Oyxh4h9h16hx1x2x3x4问题7：如图所示，这些点之间的水平位移存在什么特点？说明了水平方向是什么运动？你能写出水平方向的速度与位移的表达式吗？问题

8：如果实验结果与你的推论之间有一些差异，原因可能有哪些？误差分析二、知识讲解——进行实验（1）安装斜槽时，其末端不水平；（2）钢球做平抛运动时受空气阻力影响；（3）钢球每次滚下的初位置不相同；（4）建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点。三、小结1．抛体运动；2．平抛运动；3．平抛运动竖直分运动的特点；4．平抛运动水平分运动的特点；四、练习1．在“探究平抛运动的特点”的实验中，用如图所示装置描绘轨迹。实验前，将斜槽M的末端调节水平，再将一张白纸和复写纸固定在背板上。N

是可上下调节的一个水平放置的挡板，挡板与背板之间成“V”夹角。钢球飞出后落到N上，就会挤压复写纸留下痕迹。上下调节挡板

N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。关于实验过程，下列说法正确的是（）A．钢球可以从斜槽上不同位置由静止释放B．重垂线只是用来检验背板是否竖直C．白纸固定在复写纸的外面D．在描出的轨迹上，从抛出点开始依次取竖直方向比值为1∶3∶5的三段位移，则对应水平方向的三段位移之比接近1∶1∶1D四、练习2．某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置。如图所示，在水平桌面上放置一个斜面，把桌子搬到墙的附近，把白纸和复写纸附在墙上。第一次让桌子紧靠墙壁，从斜面上某一位置由静止释放钢球，在白纸上得到痕迹A，以后每次将桌子向后移动相同的距离x，每次都让钢球从斜面的同一位置滚下，重复刚才的操作，依次在白纸上留下痕迹B、C、D，测得AB、BC、CD

间的距离分别为y1、y2和y3，设小钢球离开水平桌面运动后运动到痕迹B、C、D的时间分别为t1、t2和t3。下列关于本实验的操作或判断错误的是（）A．实验前应对实验装置反复调节，直到桌面与重锤线垂直B．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了具有相同的水平初速度C．如果操作与测量正确，可得y1∶y2∶y3＝1∶2∶3D．如果操作与测量正确，可得t1∶t2∶t3＝1∶2∶3C四、练习3．为了探究平抛运动规律，老师做了如下两个演示实验：（1）为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图甲所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。关于该实验，下列说法正确的有：_________；A．若两球的质量不同，则两球落到地面所用的时间不同B．只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论C．应改变小球离地的高度和小锤击打的力度多次实验D．本实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动（2）如图乙所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中M轨道末端水平，N轨道的末端与光滑的水平地面相切。两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度同时从轨道M、N的末端射出，观察到P落地时与Q相遇。只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象。这说明：

。C平抛运动在水平方向上做匀速直线运动四、练习4．在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，以A为坐标原点，建立坐标系，如图所示。则小球平抛初速度大小为_______m/s；小球做平抛运动的初始位置的横坐标为______m、纵坐标为______m。（取g＝10m/s2）1－0.1－0.05四、练习5．在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以