2025年高中物理复习讲解实验六 探究平抛运动的特点.doc

实验六探究平抛运动的特点

1.实验思路

(1)思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动。

(2)平抛运动的分解方法

由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，可尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。

2.探究平抛运动竖直分运动的特点

(1)实验按图示1装置进行实验，小钢球A、B位于相同高度处，用小锤击打弹性金属片，金属片C受到小锤的击打，向前推动A，小钢球A具有水平初速度，做平抛运动，同时松开小钢球B，自由下落，做自由落体运动。

图1

(2)分析

仔细观察可知，不管两个小钢球距地面的高度为多大，或小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，即做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动。

(3)结论

做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。

3.探究平抛运动水平分运动的特点

(1)实验在图示2的实验装置中，两个相同的弧形轨道M、N，上端分别装有电磁铁C、D；调节C、D的高度，使AC＝BD。将小铁球P、Q分别吸在C、D上，然后切断电源，使球以相同的初速度v0分别同时从M、N的末端水平射出，其中与轨道N相切的水平面光滑。

图2

实验发现两铁球在P球落地时相遇。只增大或减小轨道M的高度再进行实验，结果两铁球总是在P球落地时相遇。

(2)分析

只改变轨道M的高度，相当于只改变P球做平抛运动的竖直高度，发现P、Q两球总是在P球落地时相遇，即P球在水平方向上的运动不因P球在竖直方向上运动时间的长短而改变，总是和在水平面上做匀速直线运动的Q球有完全相同的运动情况。

(3)结论

做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动；平抛运动的各分运动具有独立性。

1.频闪照相法

(1)实验现象：

利用频闪照相机得到物体做平抛运动与自由落体运动对比的频闪照片如图3所示。

图3

(2)现象分析

①在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动。

②在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动。

(3)理论分析

①水平方向：初速度为v0，物体不受力，即Fx＝0，物体由于惯性而做匀速直线运动。

②竖直方向：初速度为零，物体受重力作用，即Fy＝mg，a＝g，物体做自由落体运动。

2.描迹法

命题点一教材原型实验

【真题示例1】(2021·全国乙卷，22)某同学利用图1(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。

图1

完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)

(1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为________m/s，竖直分量大小为________m/s；

(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________m/s2。

答案(1)1.02.0(2)9.7

解析(1)小球在水平方向上做匀速直线运动，小球运动到A点时，由题图(b)可知，其速度的水平分量vx＝eq\f(5×10－2,0.05)m/s＝1.0m/s，小球在竖直方向上做匀加速直线运动，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可知，小球运动到A点时，其速度的竖直分量vy＝eq\f(（8.6＋11.0）×10－2,2×0.05)m/s＝2.0m/s。

(2)在竖直方向上，根据Δy＝gT2，解得当地的重力加速度

g＝eq\f(（13.4＋11.0－8.6－6.1）×10－2,0.12)m/s2＝9.7m/s2。

【真题示例2】(2019·4月浙江选考，17)采用如图2所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。

图2

(1)实验时需要下列哪个器材________；

A.弹簧秤B.重垂线C.打点计时器

(2)(多选)做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是________；

A.每次必须由同一位置静止释放小球

B.每次必需严格地等距离下降记录小球位置

C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触

D.记录的点应适当多一些

(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图3所示的频闪照片。在测得x1、x2、x3、x4后，需要验证的关系是____________。已知频闪周期为T，用下