5.3实验：探究平抛运动的特点-2021-2022学年高中物理同步训练讲义（人教版2019必修第二册）（解析版）

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第五章 曲线运动
5.3 实验：探究平抛运动的特点
【知识梳理】
一、抛体运动和平抛运动
1.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作
用的运动.
2.平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动.
3.平抛运动的特点：
(1)初速度沿水平方向；
(2)只受重力作用.
二、实验：探究平抛运动的特点
(一)实验思路：
(1)基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，
分别研究物体在这两个方向的运动特点.
(2)平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动.
(二)进行实验：
方案一：频闪照相(或录制视频)的方法
(1)通过频闪照相(或视频录制)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示)；
(2)以抛出点为原点，建立直角坐标系；
(3)通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；
(4)测量出经过 T,2T,3T，…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；
(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.
抛出时间 T2T3T4T5T
水平位移
竖直位移
结论 水平分运动特点
竖直分运动特点
方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律
步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做________运动；同时 B球被释放，做_____
_____运动.观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音.
(2)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，发现两球__________
__，说明平抛运动在竖直方向的分运动为______________.
步骤 2：探究平抛运动水平分运动的特点
1.装置和实验
(1)如图所示，安装实验装置，使斜槽 M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复
写纸固定在背板上，N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.
(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行 .钢
球落到倾斜的挡板 N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹.
(3)上下调节挡板 N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一(选填“同一”或“不同”)
位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置.
(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点 O，过 O点画出竖直的 y
轴和水平的 x轴.
(5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹.
(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为 y、4y、9y…的点，
即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点.
(7)结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动水平方向为匀速直线运动 .
2.注意事项：
(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜
槽末端水平).
(2)背板必须处于竖直面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直 .
(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.
(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时钢球球心在木板上的投影点.
(5)小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.
【能力提升】
一、原理与方法
在探究平抛运动的特点时，可以选用图中两种装置进行研究.
(1)图甲的实验现象是__________.该现象说明平抛运动的__________.
(2)图乙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹
是一定的，每次释放时都使钢球在弧形槽上________位置由________滚下.
答案　(1)两小球总是同时落地　竖直分运动是自由落体运动　(2)同一　静止
解析　(1)题图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是
同时落地，可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.
(2)题图乙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨
迹是一定的，每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平抛运动
的初速度相同，从而保证轨迹是一定的.
如图所示是采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片.背景标尺每
小格边长均为L＝5 cm，则：
(1)由图可知，小球在水平方向做________运动，理由是__________________________.
(2)拍摄时每_______ s 曝光一次，平抛运动的初速度为_______ m/s.(取重力加速度 g＝10
m/s2)
答案　(1)匀速直线　在水平方向上相等时间内通过相等的位移　(2)0.1　1
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