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1、第 五章 曲线运动 学案3 实验：研究平抛运动 学点1 平抛运动轨迹的获得要得到平抛运动的轨迹，有多种实验方法。喷水法如图5-3-1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。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 。图5-3-1描迹法实验装置如图5-3-2所示，钢球从斜槽上滚下， 冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜 槽的同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹 就是一定的。用铅笔描出小球每次经过的位置，通 过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位 置，连起来可得到
2、钢球平抛运动的轨迹。 图5-3-2频闪照相法 图5-3-3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。用数码相机可记录下平抛运动的轨迹，如图5-3-3所示。【解析】从图上可看出做平抛运动的小球与做匀速直线运动的小 球在水平位置上一一对应，这说明平抛运动在水平方向上为匀速直线 运动；在竖直方向上与自由下落的小球位置一一对应，即在竖直方向 上为自由落体运动。【例1】如图5-3-4所示为用频闪摄影方法拍摄的 研究物 体平抛运动规律的照片，图中A、B、 C为三个同时 由同一点出发的小球，AA为 A球在光滑水平面上 以速度v运动
3、的轨迹； BB为B球以速度v被水平抛 出后的运动轨 迹； CC为C球自由下落的运动轨迹 ，通过 分析上述三条轨迹可得出结论：_图5-3-4做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动（或平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动1在“研究平抛运动”的实验中，为了描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步 骤： A.以O点为原点，画出与y轴相垂直的水平x轴 B.把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，使由槽上滚下抛出的小球正好从纸孔的缺口中通过，用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置 C.每次都使小球从斜槽上固定的位置开始滚下，用同样的方法描出小球经
4、过的一系列位置，并用平滑的曲线把它们连接起来，这样就描绘出了小球做平抛运动的轨迹 D.用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽 E.在斜槽末端正上方一个小球半径处定为O点，并在白纸上把O点描下来，利用重锤线在白纸上画出过O点向下的竖直线，定为y轴在上述实验步骤中，缺少的步骤F是_在实验中，实验步骤的正确顺序是_调整斜槽末端切线水平D、E、F、A、B、C学点2 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线及如何计算平抛物体的初速度1.如图5-3-5所示，在x轴上作出 等距离的几个点A1、A2、A3，由 这些点向下作垂线，与轨迹交点为M1 、M2、M3，量出M1、M2、M3 各点的横、纵坐标，
5、将某一点的 坐标(x，y)代入y=ax2中，解出a，如 果各个a值相同，说明轨迹是一条抛 物线。图5-3-52.由 得运动时间 由x=v0t得平抛的初速度【例2】如图5-3-6（甲）所示是研究平抛运动的实验装置图，（乙）是实验后在白纸上作的图和所测数据。图5-3-6在图5-4-6（甲）上标出O点及Ox轴、Oy轴，并 说明这两条坐标轴是如何作出的。说明判断槽口末端是否水平的方法。实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球 运动的轨迹，进行这一实验步骤时应注意什么？根据图5-4-6（乙）中给出的数据，计算出此平抛 运动的初速度v0。【答案】本题主要考查本实验的具体要求和 平抛运动的规律。利用拴在槽
6、口处的重垂线作出Oy轴，Ox 轴与Oy轴垂直。将小球放在槽口的水平部分，小球既不向 里滚动，也不向外滚动，说明槽口末端是水平的 。应注意每次小球都从轨道同一位置由静止 释放。答案：1.5 m/s 抛出点的位置在A点的左上 方，与A水平相距3小格，竖直相距1小格2如图5-3-7所示，是一小球做平抛运 动的闪光照片的一部分，其中A、B 、C是小球在不同时刻在照片上的 位置。图中背景方格的边长为5 cm ，如果g取10 m/s2，则小球初速度为 多少？抛出点的位置在哪里？ 图5-3-7把一颗小石头水平抛出去和把一页纸水平抛出去，它们 的运动轨迹有什么不同？都是平抛运动吗？根据生活经验，水平抛出去的石头运动轨迹是 一条抛物线，而水平抛出去的一页纸的运动轨迹是 不确定的。抛出去的石头和纸片都只受到两个力的 作用重力和空气阻力。产生这种现象的原因是 石头在运动过程中空气阻力和它本身的重力相比可 以忽略不计，石头主要是在重力作用下做平抛运动 ；而一页纸在运动过程中空气阻力和它本身的重力 相比不能忽略，纸在重力和空气阻力共同作用下运 动，因此运动轨迹不是平抛运动。我们可以设想， 如果在真空中做这个实验，由于没有空气阻力的影 响，纸和石头都将做平抛运动。【我的见解】退出
