2.3 科学探究：平抛运动的特点 教案-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

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第2章第 3节 科学探究：平抛运动的特点
1、实验目的
（1）用实验的方法描出平抛运动的轨迹．
（2）判断平抛运动的轨迹是否为抛物线．
（3）根据平抛运动的轨迹求其初速度．
2、实验原理
（1）用描迹法画出小球平抛运动的轨迹．
（2）建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标 x、y，据 x＝v0t，y＝gt2得初速度 v0＝x 。
3、实验器材
斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺．
4、教材标准实验梳理
（1）安装调平
将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，调节轨道末端切线水平；
（2）建坐标系
图钉固定坐标纸，木板调竖直小球放在槽口，记下球心在坐标纸投影点 O；用重垂线画过 O点的竖直线
为y轴，水平为 x轴；
（3）确定坐标
每次将小球从斜槽上同一位置、静止释放，用带孔的卡片、或其他方法确定小球经过某个位置的坐标；
多做几次、至少描出 5个点；
（4）描出轨迹
取下坐标纸，将记下的点用平滑曲线连起来，得到小球同一个初速度的平抛运动轨迹。
5、数据处理
（1）起点已知
用平抛基本公式计算 ，
（检验方法：竖直方向的下落高度之比 y1：y2：y3…=1：3：5…）
（2）起点未知
无法测量下落高度和水平位移；题目一般取相等时间的数据点；
（检验方法：相邻段水平方向位移相等，说明是相等时间间隔 T）
（3）注意
测量竖直方向的高度差、而不是高度；看清题目计算时 g的取值。
6、创新实验举例
已知平抛运动的高度和对应的水平位移，就可以算出时间和初速度，拓展应用到很多场合（测速度、流
量、动能、弹性势能等）。
7、误差分析
（1）斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。
（2）确定小球运动的位置时不准确。
（3）量取轨迹上各点坐标时不准确。
8、注意事项
（1）斜槽末端切线水平；木板竖直、不与小球接触；（检验是否水平的的方法是：让小球放在斜槽末端
任一位置，看其是否能静止）。
（2）方木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）小球每次都从斜槽上同一位置、静止滑下；
（4）坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点．
（5）选取距 O点远些的点来计算小球的初速度，减小误差。
（6）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上一直到达右下角为
宜。
【典例】
例1、某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置，如图所示。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球
从斜面上滚下，滚过桌面后钢球便做平抛运动在钢球抛出后经过的地方，水平放置一块木板 (还有一个用
来调节木板高度的支架，图中未画)木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的
落点，桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。
（1）要完成本实验，还需要的实验器材是 。
（2）利用本实验装置进行的探究，下列说法正确的是（ ）
A、每次实验过程中，钢球必须从同一位置由静止滚下
B、实验装置中的斜面必须是光滑的
C、若已知钢球在竖直方向做自由落体运动，可以探究钢球在水平方向上的运动规律
D、若已知钢球在水平方向上做匀速直线运动,可以探究钢球在竖直方向上的运动规律
【答案】（1）刻度尺；（2）ACD。
例2、如图所示，某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后，又在
轨迹上取出 a、b、c、d四个点（轨迹已擦去）。已知小方格纸的边长 L=2.5cm。g取10m/s2。请你根据小
方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：
（1）小球从 a→b、b→c、c→d所经历的时间 （选填“相等”或“不相等”）。
（2）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，根据小球从 a→b、b→c、c→d的竖直方向位移差，求出小
球从 a→b、b→c、c→d所经历的时间是 。
（3）再根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度 v0= 。
（4）从抛出点到 b点所经历的时间是 。
【答案】（1）相等；（2）0.05s；（3）1m/s；（4）0.075s。
例3、某同学通过实验对平抛运动进行研究,他在竖直墙上记录了抛物线轨迹的一部分，如图所示。O点不
是抛出点，x轴沿水平方向，由图中所给的数据可求出平抛物体的初速度是 m/s，抛出点的坐标 x=
m，y= m (g 取10m/s2)
【答案】4，−0.80，−0.20。
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