5.3实验：探究平抛运动的特点-导学案 -2025--2026学年人教版物理必修第二册（学生版+教师版）

第五章｜抛体运动 第3节　实验：探究平抛运动的特点 ?实验目的 1．用实验方法描出平抛运动的轨迹。 2．探究平抛运动竖直方向分运动和水平方向分运动的特点。 ?实验原理 用频闪照相的方法或研究平抛运动的实验装置得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球抛出的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立平面直角坐标系，根据各点坐标数据研究小球在水平方向和竖直方向的运动规律。 ?实验器材 频闪照相机、小球、平抛实验装置、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板等。 ?探究方案 1．频闪照相法探究平抛运动的特点 用频闪照相机记录下平抛物体在不同时刻的位置，如图1所示。由于闪光的时间间隔是相等的，只要测量照片上相邻两小球在水平方向和竖直方向的位移随时间变化的具体数据，就可以分析并得出平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动特点。 2．分步法探究平抛运动的特点 (1)探究平抛运动在竖直方向上的特点 如图2所示，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。 (2)探究平抛运动在水平方向上的特点 应用如图3所示的装置，利用描迹法得到平抛运动的轨迹，结合(1)中得出的平抛运动竖直分运动的特点，再分析出平抛运动在水平方向上的特点。 3．其他方案 (1)描迹法 利用实验室的器材装配如图4所示的装置，小球从斜槽上某一高度滚下，冲过水平槽，飞出后做平抛运动。每次都使小球在斜槽上同一位置自由滚下，小球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的，设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。 (2)喷水法 如图5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，其中一根一端弯成水平，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。 ?实验步骤与数据处理 方案一　用频闪照相法探究平抛运动的特点 1．安装斜槽轨道，使其末端保持水平。 2．将小球从斜槽上适当位置由静止释放，用频闪照相机记录下小球在不同时刻的位置，如图6甲所示。 3．选频闪照片的第一小球球心为原点建立平面直角坐标系，测量出每个小球(或每3个取1个球)的球心相对应的x轴坐标和y轴坐标，如图6乙所示。 4．根据频闪照相的特点，若频闪周期为T，每相邻两球的时间间隔相等，都是T，则图6乙中OA、AB、BC的时间间隔就是3T。 将所测的数据填入表格，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。 小球位置 O A B C x轴坐标 0 x1 x2 x3 y轴坐标 0 y1 y2 y3 方案二　分步法探究平抛运动的特点 (一)探究平抛运动竖直分运动的特点 1.如图7所示的实验装置，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，比较两球落地时间的先后。 2．改变小球距地面高度和小锤击打的力度，从而改变小球下落时间和A球被抛出的初速度，比较两球落地时间的先后。 3．结论：两球总是同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 (二)探究平抛运动水平分运动的特点 1．调整安装有斜槽的实验装置，使平板竖直，斜槽M的末端水平。 2．在白纸上记录下小球的抛出点O，作为坐标原点，记录下重垂线的方向，如图8所示。 3．让小球在斜槽某高度由静止滚下，小球飞出后，落在左右水平、外高内低的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 4．上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录小球经过的多个位置。 5．取下白纸，用平滑的曲线把各 ... ...