《实验：研究平抛运动》导学案

§5.3实验：研究平抛运动

【实验目的】

1．学会用实验方法描绘出平抛物体运动的轨迹。

2．能根据运动轨迹分析实验数据，求出平抛物体的初速度。

【实验原理】

运用平抛运动的规律：水平方向：x=______________，竖直方向：y=___________，

两个分运动合成可得轨迹方程：y=___________，从而可求得初速：v0=_________

【实验器材】

平抛导轨接球槽调平螺栓抛球开关、钢球、纸夹、屏板及底板等组成

【实验步骤】

（一）实验前的准备：

1、将平抛导轨用螺钉固定在屏板左上方。挂上重锤。

2、检查平抛导轨，要求导轨末段水平部分与重锤线垂直。

3、通过底板四只调平螺栓的调整，使重锤线与屏板上的红色标线平行，从而达到屏板面与水平面竖直。（二）步骤

1、、把白纸和复写纸叠放在一起（复写纸在外）平整地压入屏板上纸夹内(或改用磁铁将纸压住)。注意矩

形纸的一角要和原点O___________，其水平边、垂直边亦应与原点O的两条边线相吻合。如果屏板不竖（铅）直将影响球的飞行，可能相撞或摩擦，因此要用铅锤线校准。

2、在紧靠屏板的左上角固定斜槽。固定斜槽时要使其末端，确保小球飞出作，

可将小球置于平轨部分，若球_________即可。

3、确定小球飞出时的初始位置即坐标原点O，并过O用铅锤线描出竖直线即y轴。坐标原点（即小球做

平抛运动的起点）是球在槽口时其球心在竖直纸

板上的水平投影点O，即O点在水平槽口端点

___________处。（设球的半径为r）

4、调整好抛球开关在轨道上的位置，并将抛球开关

背部的锁紧螺栓拧紧，将钢球装入抛球开关，此

时钢球将停在平抛导轨某一高度处，然后按动抛

球开关，释放钢球，钢球将沿着导轨凹槽滚下并

被_________抛出，落在接球槽上，通过复写纸便

在白纸上留下痕点。

5、将接球槽逐次下降，重复上述操作，即在白纸上

（一般取4～6点即可）。

描得一系列钢球运动点迹。

6、取下白纸，以0点为原点画出各迹点的X、Y轴

坐标（向右的X轴，和竖直向下的Y轴）。用

______________将记下的各点连接便可画出钢球

的平抛运动轨迹。

7、量出各点的高度y和水平距离x，利用公式

y=_________，和x=____________便可求出钢球的水

平分速度即钢球做平抛运动的初速度v0=_________，最后算出平均值。

【数据处理】

1、判断平抛运动的轨迹是否是抛物线：y=____________，即y=ax2 求出a值。

2、计算平抛物体的初速度：

在曲线上（轨迹上）选取距O点远些的点测出它们的坐标（x，y），填入表中来计算球的初速度，最后取平均值。

计算初速度不取用由卡片描的点，而重新在画出的x轴上由O起取出几个等距离的点，再由轨迹

曲线测量出各点所对应的下降高度，看这些高度的比值是否近似等于1：4：9：……这样做，一是验证了平抛运动的性质，二是减少计算的麻烦和减小结果的误差。

【实验结论】

平抛实验中小球作平抛运动轨迹是 线，其平抛初速度 。

【误差分析】

1、安装斜槽时，其末端切线不水平，造成小球并非做平抛运动，测量的数据不准确。

2、建立直角坐标系时，误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实际上应以末端端口上的小球球心位置为坐标

原点)。

3、小球每次从槽上开始滚下的位置不相同，使得平抛初速度不相同。

4、小球没有由静止滚下，也使得平抛初速度不相同。

【例题分析】

1（1）如图所示，在研究平抛运动时，小球A 沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开接触开关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H 做同样的实验，发现位于同一高度的A 、B 两个小球总是同时落地，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

（2）某同学设计了如图的实验：将两个倾斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道2与光滑水平板吻接。把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高

度由静止开始同时释放，则他将观察到的现象是 ，这说明 。

（3）在做实验时，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迹，下面列出了一些操作要求，其中正确的是： ．

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必须不同

C ．每次必须由静止释放小球

D ．用铅笔记录小球位置时，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 （4）如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长

均为5cm ，如果取g ＝10m/s 2，那么：

⑴照相机的闪光频率是 Hz ；

⑵小球运动中水平分速度的大小是 m/s ；

⑶小球经过B 点时的速度大小是 m/s 。

2（1）在“研究平抛物体运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：

A ．让小球多次从 _____________ 位置上滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；

B ．安装好器材，注意斜槽末端水平和平板竖直，记下斜槽末端O 点和过O 点的竖直线，检测斜槽末端水)