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沂源一中高一一部物理导学案
5.3实验：研究平抛运动
班级 姓名
【学习目标】
1.知道平抛运动的条件及相应的控制方法。 2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。 3.知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法。
4.通过推导平抛运动初速度的表达式，会计算初速度。
【自主学习】
一、描绘平抛运动轨迹。(介绍三种参考案例)
1.利用实验室的斜面小槽等器材装配图5.4-2所示的装置。钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做 运动。每次都使钢球在斜槽上的 位置滚下，钢球在空中做 运动的轨迹就是 的。设法用铅笔描出小球 的位置。通过 次实验，在 上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做 的轨迹。怎样找出小球在运动过程中所经过的位置呢？
。 （该方法具体实验原理、器材、过程见《基础训练》第10、11页）
思考与讨论：1、检查斜槽末端部分是否水平的方法是什么？2、检验坐标纸是否竖直的方法是什么？3、怎么确定坐标原点o？
2．如图5.4-3，倒装的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成 ，它显示了 运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根
细管的作用，是 。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终 大气压，不受瓶内 的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到 的细水柱。
3.用数码相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹。
可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图像的方格黑板做背景，就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。 二、研究平抛运动轨迹。
1． 判断平抛运动轨迹是否为抛物线
（1）以 为坐标原点， 为y轴， 为x轴，建立平面直角坐标系
（2）如图5.4-1所示，在x轴上做出 的几个点A1、 A2、A3‥‥‥把线段OA1的长度记为L,那么OA OA 2= 、3= ‥‥‥由A1、A2、A3‥‥‥向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3‥‥‥
（3）如果轨迹的确是抛物线，M1、M2、M3‥‥‥各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有 的形式（ 是一个待定的常量）
（4）用刻度尺测量某点的 两个坐标，代入 式中，求出常量
（5）测量其它几个点的 两个坐标，代入上式，看是否
满足，如果在误差允许范围内满足，就说明该曲线为 。 2.计算平抛物体的初速度
以 为坐标原点， 为y轴， 为x轴，建立平面直角坐标系。
（1）在轨迹曲线上任取几点（如M1、M2、M3‥‥‥） （2）用刻度尺和三角板分别测出它们的 和
（3）根据平抛运动在竖直方向是 运动，由y= 公式，计算出抛体下落到该点所用的时间t= 。
（4）根据平抛运动在水平方向是 运动，由x = 公式，计算出小球的初速度v0=
【合作探究】
1.用描迹法探究平抛运动的规律时，下面是一些实验步骤：
A.将钢球从斜槽上的某点释放，它离开槽后在空间做平抛运动，在小球运动可能经过的某处用铅笔试碰小球，然后在坐标纸上记下这一点.
B.以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在坐标纸上标出O的位置. C.取下坐标纸，在坐标纸上画一条与竖直线垂直的水平线.
D.用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来，就得到平抛运动的轨迹.由于测定各点时存在误差，所画的曲线可能不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线光滑，不允许出现凹陷处.
E.从斜槽上不同点释放小球，用步骤A的方法确定平抛轨迹上的其他点.
F.在曲线上取5个点，用尺测出每个点在x、y坐标轴上的值，分别求出小球的初速度，然后取平均值就得到实验测出的初速度. G.在坐标纸上画出过O点向下的竖直线Oy.
H.将坐标纸用图钉钉在竖直的木板5上，在木板左上角的桌子上固定斜槽时，让小球从斜槽上滚下飞出后的轨道平面跟板面平行. 以上实验步骤中有错误或不足，需要修改的是 ，修改后按正确的顺序排列是 .
2.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点A、B、C，如图5—7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．
3．某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置，如图5.4-4.在水平桌面上放置一个斜面，每次都让钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板（还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画），木板上放一张白纸。桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。已知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体相同，在此前提下，怎样探究钢球水平分速度的特点？请指出需要的器材，说明实验步骤。
4.某同学为了省去图5.4-4中的水平木板，把上一题中的实验方案做了改变。他把桌子搬到墙的附近，使从水平桌面上滚下的钢球能打在墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录钢球的落
点。改变桌子和墙的距离，就可以得到多组数据。如果采用这种方案，应该怎样处理数据？
【典型例题】
例1．研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（ ）
A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小 B．保证小球飞出时，初速度水平
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等 D．保证小球运动的轨道是一条抛物线
例2．在做“研究平抛物体运动”实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差? A．斜槽轨道末端切线必须水平 B．斜槽轨道必须光滑
C．每次要平衡摩擦力 D．小球每次应从斜槽同一高度释放
例3．研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示，下列说法在正确的是( ) （多选）
A．A球的初速度越大，走过的水平距离也越大
B．无论A球的水平速度大小如何，他总是和B球同时落地 C．用力大小不一样，A球在水平方向上运动的距离就不一样 D．从这个实验看出，A球在水平方向上的速度和竖直方向上的速度相互影响 例4．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨
图迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填
在横线上_____ 。（多选）
A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置可以不同 C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
【反馈检测】
（多选）1.本实验测平抛运动的初速时产生误差，与误差无关的是（ ） A.弧形槽与球间有摩擦 C.小球受空气阻力
B.弧形槽末端切线不水平 D.小球每次自由滚下的位置不同
（单选）2．在“研究平抛物体的运动”的实验中，要在白纸上作x0y坐标，其中确定y轴的方法是 ( )
A．先过斜槽末端O作水平线，再作此水平线的垂线 B．过斜槽末端0作一条竖直线
C．利用重垂线画出通过斜槽末端0的竖直线． D．取白纸的竖直边缘为y轴
（单选）3．用描迹法探究平抛运动的规律时，应选用下列各组器材中的哪一组（ ） A．铁架台，方木板，斜槽和小球，秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片
B．铁架台，方木板，斜槽和小球，天平和秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片
C．铁架台，方木板，斜槽和小球，秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔
卡片
D．铁架台，方木板，斜槽和小球，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片 （单选）4、一同学做“研究平抛物体运动”的实验，只在纸上记下重锤线y的方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，并在坐标纸上描出如图所示的曲线，现在我们可以在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y的距离AA/=X1，BB/=X2，以及竖直距离h1，从而求出小球抛出的初速度V0为：
5、如图是研究小球的平抛运动时拍摄的闪光照片的一部分，其背景是边长为5厘米的小方格，重力加速度取g=10
2
米/秒。由此可知：闪光周期为____ s；小球抛出时的初速度大小为____m/s/秒； 小球到达C点时的速度为____m/s。
6、给你一个米尺和玩具手枪，请你测量玩具手枪子弹射出枪口的速度 (1)实验原理： (2)实验步骤：
(3)计算子弹速度的公式：
7、在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长
L=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图3中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为V0=______（用L、g表示），其值是______（取g=9.8m/s2）。