研究平抛运动【学案】

实验：研究平抛运动

［学习目标定位］1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹 2会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初

速度3掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法.

知识

'储备区

实验原理

1 •用描迹法(或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹.

2 •计算平抛物体的初速度

由平抛运动的位移公式 x= VoL 和y = ^gt 1 2 3

,可得v o = 0^暫，把测得的某点的X 、y 两个坐标代入此式,

即得平抛物体的初速度

学习•探究区

⑵以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点 0,过0点画出竖直的y 轴和水平的X 轴.

(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下， 把笔尖放在小球可能经过的位置上, 尖，就用铅笔在该位置画上一点•用同样方法，在小球运动路线上描下若干点.

⑷将白纸从木板上取下，从 0点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示. 3 •注意事项

(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平 (将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水 平）• (2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直. (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.

一、描绘平抛运动的轨迹 2 •实验器材 斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台. 3 •实验步骤

(1)按图1甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平

(小球在斜槽末端点恰好静止) 如果小球运动中碰到笔

乙

⑷坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.

（5）小球开始滚下的位置高度要适中， 以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为 宜.

4 .喷水法 如图2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，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹.设法将它描在其后的纸上, 进行分析处理.

5.频闪照相法

数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平

所以初速度v0

= X

=x &C —祛

［例 1】

滑曲线便得到了小球的运动轨迹.如图

3所示

.

二、计算平抛运动的初速度

计算平抛运动的初速度可以分为两种情况 1.平抛轨迹完整（即含有抛出点）

在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移 x 及竖直位移y,就可求出初速度V 0.

因 X = V o t, y = ^gt 2

，故 V 0= x 寸鲁

.

所以t=

—h AB g

⑷b 点的速度v b =

.（用L 、g 表示）

［例 2 在“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所处的位置，实验时用了如图 所示的装置.

先将斜槽轨道的末端调整至水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平 地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹

A;将木板向远

离槽口方向平移距离 x ，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹 B;又 将木板再向远离槽口方向平移距离

X,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹

C,若测

得木板每次移动距离 x= 10.00 cm , A 、B 间距离y i = 5.02 cm , B 、C 间距离y 2= 14.82 cm.请回答下列 问题：（g 取 9.8 m/s 2

）

（1）每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放是为了

在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下: 释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图 b 、c 、d 所示.

A .让小球多次从

B .按实验原理图安装好器材，注意 ，记下平抛初位置 0点和过0点的竖直线.

C .取下白纸，以 0为原点，以竖直线为 y 轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的运动轨迹. ⑴完成上述步骤，将正确的答案填在横线上. ⑵上述实验步骤的合理顺序是 ⑶已知图中小方格的边长

L = 1.25 cm ，则小球平抛的初速度为

V 0 = _______ .（取 g = 9.8 m/s 2

） （用L 、g 表示），其值是

3 .试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法.提供的实验器材有：弹射器 弹丸，如图9 所示）、铁架台（带有夹具卜米尺. （1）画出实验示意图.

（2）在安装弹射器时应注意: ⑶实验中需要测量的物理量（在画出的示意图中用字母标出 ）: ⑷由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是

（2）根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为 V 0 = .（用题中所给字母表示）.

⑶小球初速度的测量值为

m/s.

自我•检测区

1.在探究平抛运动的规律时，可以选用如图

7所示的各种装置图，则以下操作合理的是

（ ）

A .选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看 A 、

B 两球是否同时落地

B .选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端

A 一定要低于水面

C .选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球

D .除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒 15帧的录像以获得平抛运动的轨

迹

2 .甲同学在做“研究平抛运动”的课题研究时，得到如图 部分，图中方格每边长为5厘米，g 取

10 m/s 2

,则闪光频率是 8所示一小球做平抛运动的闪光照片的一

Hz,小球做平抛运动的初速度

V 0 =

m/s.

（含

丙

乙 A