《人教版物理必修第二册》抛体运动3 第3节　实验：探究平抛运动的特点

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第3节　实验：探究平抛运动的特点
一、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．
二、实验思路
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．如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动.
平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂．我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两
个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点．平抛运
动可以看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动．如果这两个分运动研究
清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了．
三、实验方案
方案一
为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录
下来．比如，用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置．当然也可以用别的方法记
录信息，开展研究．
如图是用频闪照相的方法记录的做平抛运动的小球每隔相等的时间的位置图．以左边
第一个小球的中心为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系，将各球中心点
的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中．
方案二
步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点
在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平
方向抛出，做平抛运动；同时 B球被释放，自由下落，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．
分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实
验，记录实验现象．
步骤 2：探究平抛运动水平分运动的特点
在如图乙所示的装置中，斜槽 M末端水平．
钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做 平抛运动．在装置中
有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N，钢 球飞出后，落到挡板
上．实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置 的背板上．钢球落到
倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留 下印迹．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．最后，用平滑曲线把这些印
1
迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹．
根据步骤 1得出的平抛运动在竖直方向分速度随时间变化的规律，设法确定 “相等的
时间间隔”．再看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水平分运动的规律．
四、数据处理
根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，分析小球在水平方向分运动
的特点．然后再按照这个办法，分析小球在竖直方向分运动的特点．
五、误差分析
1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动．
2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确．
3．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差．
4．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差．
5．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差．
六、注意事项
1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若
能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了．
2．方木板固定：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．小球释放
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下．
(2)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一直
到达右下角为宜．
4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点．
5．初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点 O较远的一些点来计算初速度．
七、其他方案
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，且水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴．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，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运动的
轨迹描在玻璃板上．
　实验原理与操作
　(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直
方向做自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图 1所示，用小锤
打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时 B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地
面．下列说法正确的是________(填选项前的字母)．
A．只能说明上述规律中的第①条
2
B．只能说明上述规律中的第②条
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．能同时说明上述两条规律
(2)“探究平抛运动的特点”实验的装置如图 2所示．下列说法正确的是________．
A．斜槽必须是光滑的，且末端切线调成水平
B．每次释放小球必须从斜槽同一位置由静止释放
C．将球的位置记录在坐标纸上后取下坐标纸，用直尺将所有点连成折线
D．小球运动时不应与竖直面上的坐标纸相接触
[解析]　(1)用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时 B球被松开，做自由落体
运动，两球同时落到地面，说明 A球在竖直方向上的运动规律与 B球相同，即平抛运动在
竖直方向上做自由落体运动，故 B正确，A、C、D错误．
(2)为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需切线水平，斜槽轨道不一定需要光滑，故
A错误．为了使每次平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，
故B正确．将球的位置记录在坐标纸上后取下坐标纸，用平滑曲线连接，故 C错误．小球
运动时不应与竖直面上的坐标纸相接触，防止由于摩擦改变小球的运动轨迹，故 D正确．
[答案]　(1)B　(2)BD
　实验数据处理与误差分析
　如图 1所示在“探究平抛运动的特点”实验时，斜槽是否光滑对实验结果是否
有影响________(填“有”或“没有”)．平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方
向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验
如图 2所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时 B球被松开，做自由落体运
动，我们将观察到两小球落地时间________(填“相同”或“不同”)；这个实验说明平抛
运动在竖直方向上运动规律与自由落体运动________(填“相同”或“不同”)．
[解析]　为了保证小球的初速度相等，每次从斜槽的同一位置由静止释放小球，斜槽
是否光滑对实验结果没有影响．在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动
结果 A、B两个小球同时落地，说明小球 A竖直方向上做自由落体运动．
[答案]　没有　相同　相同
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