《人教版物理必修第二册》19-20 第5章 3．实验：探究平抛运动的特点

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3．实验：探究平抛运动的特点

【学习素养·明目标】　物理观念：1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨

迹.2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线.3.掌握描迹法、频闪照相法等探究实

验的常用方法．

科学探究：1.能设计不同的实验方案，并对方案进行可行性论证，根据学

校现有条件，选择最优方案.2.能获取信息，通过数据分析描绘平抛运动的轨

迹.3.在合作探究、交流、反思过程中提高实验能力．

一、抛体运动

1．定义

以一定的速度将物体抛出，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、描绘平抛运动的轨迹

1．实验原理

用描迹法(喷水法或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹．

2．实验器材

斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、白纸、铁架台．

3．实验步骤

方法一：描迹法

(1)安装调整

① 将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，使其末端伸出桌面，轨道末端

切线水平．

② 用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使

板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近．如图所示，

(2)建坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口 (轨道末端)时球

心所在木板上的投影点 O，O点即为坐标原点，利用重垂线画出过坐标原点的

竖直线作为 y轴，画出水平向右的 x轴．

(3)确定小球位置

① 将小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球从轨道末端射出，先用眼睛

粗略确定做平抛运动的小球在某一 x值处的 y值．

② 让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描

出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点．

③ 用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置．

(4)描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起

来，即得到小球平抛运动轨迹．

方法二：喷水法

如图所示，倒置的饮料瓶内装有水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其

中一根弯成水平，且加上一个很细的喷嘴．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．将它描在背后的纸上，进行分析处理．

方法三：频闪照相法

数码照相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片．将照片上

不同时刻的小球的位置连成平滑曲线便得到了小球的运动轨迹．

三、数据处理

1．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线：在x轴上作出等距离的几个点

A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为 M1、M2、M3…用刻度

尺测量各点的坐标(x，y)．

(1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入 y＝ax2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都近似

成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线．

(2)图象法：建立 y x2坐标系，根据所测量的各个点的 x坐标值计算出对应

的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线

上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线．

2．计算初速度：在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点— —

A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，并记录在下

面的表格中，已知 g值，利用公式 y＝gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速

度v0，最后算出 v0的平均值．

A B C D E F

x/mm

y/mm

v0＝x/(m·s－1)

v0的平均值

四、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．

五、注意事项

1．斜槽安装：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，将其向两边各轻轻拨动一次，若没有明显的运动倾向，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由静止滚下．

(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，应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点较远的一些点来计算初速

度.

【例 1】　(1)（多选）在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、

斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的有________．

A．游标卡尺　B．秒表　C．坐标纸　D．天平　E．弹簧测力计　F．重

垂线

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