最新【人教版】物理必修二堂探究学案：5.3-实验：研究平抛运动(含答案名师资料合集

课堂探究

一、注意事项

1．保证斜槽末端切线水平，方木板竖直且与小球下落的平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触。

2．小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。

3．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，球的重心在木板上的水平投影点。

4．小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。

5．要选取距O点远些的点来计算小球的初速度，这样可减小误差。 二、实验的误差来源和分析

1．安装斜槽时，其末端切线不水平。

2．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点，实际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点。

3．小球每次自由滚下的位置不完全相同。 4．数据测量时，测量不准确而产生误差。 三、数据处理

1．平抛运动水平方向运动性质的判定

(1)根据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及自由落体下落高度与运动时间t1

的关系h＝gt2。在平抛运动轨迹的竖直坐标轴y上，从原点O开始向下取一个坐标为h的

2点，再找到坐标为4h,9h,16h…的点。

(2)过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C点，则这些点就是每经过相等时间物体所到达的位置。如图所示。

(3)测量出OA、AB、BC的水平距离，对比实验测量结果，若各段距离相等，说明水平方向上的运动是匀速直线运动。

2．判断O点是不是抛出点

(1)如图所示，在轨迹上选取A、B、C三点，OA、AB、BC的水平距离相等，那么说明从O到A，A到B，B到C的时间相等，过A、B、C三点作水平线和y轴相交，得出A、B、C三

点的纵坐标值yA、yB、yC。

(2)如果yA∶yB∶yC＝1∶4∶9，那么说明O点为平抛的起点，若不满足上述比例关系，则说明O点不是平抛的起点。

3．计算平抛物体的初速度

(1)在确定坐标原点为抛出点的情况下，在轨迹曲线上任取几点(如A、B、C、D)。 (2)用刻度尺和三角板分别测出它们的坐标x和y。

(3)根据平抛运动水平方向是匀速直线运动(x＝v0t)及竖直方向是自由落体运动(y＝gt2)，分别计算小球的初速度v0，最后计算小球的初速度v0的平均值。

4．验证轨迹是抛物线

抛物线的数学表达式为y＝ax2，将某点(如B点)的坐标x、y代入上式求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标近似都成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。

四、获得平抛运动轨迹的其他方法 1．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，加上一个很细的喷嘴。

1

2

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。将它描在背后的纸上，进行分析处理。

2．频闪照相法

用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。

【例1】 (对实验步骤和原理的理解)在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：

A．让小钢球多次从________位置上滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置； B．安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是___________________________ ________________________________________________________________________。

C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值。

D．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。 上述实验步骤的合理顺序是________(只排列序号即可)。

解析：步骤A中要记下小球运动途中经过的一系列位置，不可能在一次平抛中完成，每一次平抛一般只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，小球开始平抛时的初速度必须相同，因此小球每次必须从同一位置上滚下。

步骤B中用平衡法，即将小球放到斜槽末端任一位置，如果斜槽末端是水平的，小球受到的支持力和重力是平衡的。不论将小球放到斜槽末端任何位置，小球均不会滚动。如果斜槽末端不是水平的，小球将发生滚动。

1

步骤C中运用x＝v0t及y＝gt2联立即可求得v0＝x

2

g 2y

g BADC 2y

答案：同一 将小球放到斜槽末端任一位置，均不滚动x题后反思 (1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触。

(2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差。

【例2】 (实验数据的分析和处理)如图甲所示是某种“研究平抛运动”的实验装置

(1)(多选)当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为H，此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球，最终两小球同时落地。该实验结果可表明( )

A．两小球落地速度的大小相同 B．两小球在空中运动的时间相等

C．a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同 D．两小球在空中运动时的加速度相等