第3节　实验：探究平抛运动的特点 教学设计.doc

第3节实验：探究平抛运动的特点

一、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，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动．

2．平抛运动

(1)概念：如果抛体运动的初速度是沿水平方向的，物体所做的运动叫作平抛运动．

(2)条件：物体具有水平方向的初速度且运动过程中只受到重力的作用．

二、实验方案

方案一频闪照相法

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．

右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．

方案二描绘平抛运动的轨迹

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．

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，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，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．

3．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．

4．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白纸边缘是否竖直．

(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．

方案三喷水法

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．

三、计算平抛运动的初速度

1．平抛轨迹完整(即含有抛出点)

在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0.

因x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2，故v0＝xeq\r(\f(g,2y)).

2．平抛轨迹残缺(即无抛出点)

在轨迹上任取三点A、B、C(如图所示)，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2

所以t＝eq\r(\f(hBC－hAB,g))

所以初速度v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,hBC－hAB)).

热点一实验原理与操作

【例1】三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：

(1)甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，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打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，观察到两球每次都同时落地，这说明_________________________

____________________________________________________________．

(2)乙同学采用如图乙所示的装置．两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等．现将小铁球P、Q分别吸