5．3 实验：研究平抛运动 新课导航 一、实验目的 探索平抛运动的轨迹及平抛运动在水平和竖直方向上两个分运动的规律。 二、实验原理 在竖直放置的木板上固定坐标纸，让小球做平抛运动，描出小球的运动轨迹；装置如图5-11所示。选定斜槽末端球心所在的点为坐标原点，初速度的方向为 轴的正方向，以竖直向下为 轴的正方向建立直角坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标（x,y），根据两个分运动的特点，利用公式 ，求出小球的飞行时间。再利用公式 ，求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度，v0= (用x、y等量表示)。 三、实验器材 斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、白纸、图钉、小球，铅笔、刻度尺，铅垂线。 四、实验步骤 1．探究竖直方向的运动规律 (1)将两小球A、B放置在如图所示装置的图示位置处，注意使两小球的位置在同一水平线上。 (2)用小锤击打弹性金属片C，使小球A沿水平方向飞出，做平抛运动，同时小球B被松开，做自由落体运动。观察两小球是否同时落地。 (3)改变小球距地面的高度和小锤打击的力度，多次重复实验。 2．探究水平方向的运动规律 (1)如图所示，将斜槽固定在实验桌上，检查斜槽末端是否水平。 (2)将坐标纸用图钉固定在木板上，并用铁架台固定好木板，靠近斜槽竖直地放好木板，并用重垂线检查调整竖直木板，使坐标纸上的竖线竖直。 (3)选定斜槽末端所在的点为坐标原点O，从坐标原点0标出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 (4)使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，由0点开始做平抛运动，用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处对应的竖直位置。 (5)再使小球从相同位置滚下，在第(4)步确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点。 (6)依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置。 (7)取下坐标纸，根据记录下的一系列位置，用平滑连接，画出小球做平抛运动的轨迹。 (8)在竖直坐标y轴上，从原点开始向下任取一个坐标为h的点，再找到坐标为4h、9h、16h……的点，并对这些点作水平线与轨迹相交，再过交点作竖直线与x轴相交。 (9)测量x轴上的点到原点0的距离并采集数据。 3．计算初速度 在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，利用公式x=v0t和计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。 五、实验注意事项 1．实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平，木板必须处在竖直平面内，并且与小球运动轨迹所在平面平行，使小球的运动靠近木板但不接触，这样才能满足小球做平抛运动的条件。 2．小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放。 3．坐标原点应是小球在槽口时，球的球心在木板上的投影点，不是槽口的端点。 4．尽量多记录小球平抛运动所经过的位置，这样才会使所画的平抛运动轨迹更准确。 精讲精练 知识点1 研究平抛运动的基本思路 [例1] 如图所示，在研究平抛运动时，球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。改变整个装置的高度做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后 （ ） A.水平方向的分运动是匀速直线运动 B.水平方向的分运动是匀加速直线运动 C.竖直方向的分运动是自由落体运动 D.竖直方向的分运动是匀速直线运动 知识点2 图线的处理方法 [例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）小球平抛运动的初速度大小。 （2）小球做平抛运动的初始位置坐标。 教材补充 有趣的模型替代 我们在电影中经常可以看到这样惊险的场面：一辆高速行驶的汽车从山顶落入山谷。 ... ...
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