高一教科版物理必修二讲义及练习：第一章 第3节 平抛运动2 实验讲义及练习：研究平抛运动 （讲义） .docx

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1、高中物理实验：研究平抛运动一、考点突破：考点考纲要求备注实验：研究平抛运动 （1）会用描迹法描出平抛物体的运动轨迹；（2）会求出平抛物体的初速度平抛运动是高中阶段重要的匀变速曲线运动，主要从研究方法角度进行考查，同时有意强调化曲为直、化繁为简的物理思想二、重难点提示： 重点：根据得到的轨迹求初速度。难点：准确描绘平抛的运动轨迹。1. 实验目的、原理（1）实验目的：a. 用描迹法描出平抛物体的运动轨迹；b. 求出平抛物体的初速度。（2）实验原理：a. 平抛运动可以看作是由两个分运动合成的运动，一个是在水平方向上的匀速直线运动，另一个是在竖直方向上的自由落体运动；b. 在水平分运动中，运用xvt分

2、析问题；在竖直分运动中，运用ygt2或ygT2分析问题。2. 实验器材斜槽（附挡球板和铅垂线）、水准仪、小钢球、木板、竖直固定支架、刻度尺、三角板、白纸、图钉、定点用的有孔卡片、重垂线、铅笔等。说明：定点用的有孔卡片的制作要求如图所示，在方形硬纸上沿中间实线挖出一个孔，孔宽（A）应稍大于钢球直径，孔长（B）一般大于钢球直径。3. 实验步骤及安装调整（1）描述平抛物体运动的轨迹：a. 将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，借助水准仪调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如图所示。说明：如果没有水准仪，则可将钢球放于槽的末端，调节斜槽后，轻轻拨动钢球，若钢球能在任何位置平衡，说明达到要求；

3、b. 用图钉将白纸钉在木板上，让木板左上方靠近槽口处桌面边缘，用支架将木板竖直固定，使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行；c. 将小球飞离斜槽末端时的球心位置水平投影到白纸上，描为O点，并沿重垂线用直尺描出竖直方向；d. 选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q，在Q点放上挡球板；e. 将小球从斜槽上释放，用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当飞行的小球顺利地穿过卡片上小孔时，在小孔靠近纸面所在处做上记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点；f. 把白纸从木板上取下来，将前面描的一系列点用平滑的曲线连接起来，即为小球做平抛运动的轨迹。（2）求小球平抛的初速度：a. 以O为坐标原点，用三角

4、板在白纸上建立xOy坐标系；b. 在轨迹线上选取点M，并测出它的坐标值（x，y），代入公式计算水平初速度；c. 在曲线上选取不同点，重复步骤b，测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测量值。4. 注意事项（1）在调整安装时，应保证斜槽末端切线水平，确保钢球飞出后做平抛运动；应使木板（包括白纸）靠近槽口、竖直且与小球运动轨迹所在平面平行，确保运动小球靠近木板，但不接触木板。（2）在实验中应使用斜槽挡球板，保证小球每次均从同一位置无初速释放。说明：斜槽挡球板的位置应恰当，以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角。（3）在取下白纸前，应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置O（钢球

5、球心在图板上的水平投影点，而不是斜槽末端点的投影），如图所示，确定坐标轴原点，并用重垂线过O 作竖直线，以准确确定坐标系的y轴。（4）在轨迹曲线上选点时，应选离坐标原点稍远的点用以测量计算，这样可减小误差。例题1 在“研究平抛物体运动”实验中，某同学在建立直角坐标系时，有一处失误，设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误。（1）观察下图，可知，他的失误之处是_；（2）他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比_。（选填“偏大”、“相等”或“偏小”） 思路分析：（1）坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处，即在槽口正上方r（r为小球半径）处，而该同学却错误地将

6、坐标原点取在槽口处；（2）如图所示，正确的坐标系横轴应建立在处，原点应在处，在轨迹上取点P，其坐标真实值为（），测量值为（x，y），其中y，x，而，所以得。当套用课本实验原理而又取错坐标原点时，该同学得到的测量值偏大。答案：（1）将坐标原点取在槽口处 （2）偏大技巧点拨：无论坐标原点是取在飞离槽口的球心处，还是取在槽口处，只要认清平抛运动在水平方向、竖直方向运动性质，就可这样处理：如图所示，在竖直方向上：在水平方向上：v0当改用这种通用方法处理时，小球平抛初速度测量值会与真实值相吻合。例题2 在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学只在竖直板面上记下了重垂线y的方向，但忘记了平抛的初位置，在坐

7、标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图所示。现在曲线上取A、B两点，量出它们到y轴的距离，AAx1，BBx2，以及AB的竖直距离h，用这些可以求得小球平抛时的初速度为多大？思路分析：设小球到达A点时，运动时间为t1，竖直方向的位移为y1；到达B点时，运动时间为t2，竖直方向的位移为y2。根据平抛运动的规律有其中y2y1h，所以。答案：【易错指津】 在学习中应该学会认识事物的本质，而不是肤浅地看表象，本实验中要抓住平抛运动的本质，而不是生搬硬套某种解题方法。如：坐标原点是不是平抛的初始位置、初速度是不是水平等，在解决问题时一定要搞清楚。满分训练：在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三

8、点A、B、C，如图所示，以A为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出。求：（1）小球平抛初速度大小；（2）小球做平抛运动的初始位置坐标。错解：不少同学将图中的A点作为小球抛出点，运用公式xv0tygt2必然导致求解错误。 正解：（1）如图所示，小球在AB和BC两段水平位移相等，而小球在水平方向做匀速运动，因此小球在这两段的运动时间tABtBCT。小球在竖直方向做匀加速运动，由saT2得：25cm15cm1000cms2T2，T0.1s,小球在水平方向上做匀速运动，有v010cm/0.1sl00cms1ms。（2）由于小球在竖直方向上做匀加速直线运动，小球在B点的竖直分速度大小等于AC段在竖直方向平均速度大小。 vBy2m/s设小球从抛出点O到B点历时为tOB，有tOB0.2s小球从抛出点O到A点历时： tOAtOBT0.1s因此，xOAv0tOAl0cm，yOA5cm故O点坐标值为（10，5）。