第五章 第3节 实验：探究平抛运动的特点 课件(共55张ppt)
文档属性
| 名称 | 第五章 第3节 实验：探究平抛运动的特点 课件(共55张ppt) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-26 09:15:14 | ||
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文档简介
(共55张PPT)
第3节 实验：探究平抛运动的特点
一、本版教材实验理清楚
?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。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，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、小钢球、平抛实验装置、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板等。
?实验设计与实验步骤
方案(一) 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。
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
第一步 探究平抛运动竖直分运动的特点
1.如图所示的实验装置，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球被松开，自由下落，做自由落体运动，
比较两球落地时间的先后。
2．改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，从而改变小球下落时
间和A球平抛的初速度，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。
第二步 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，实验前，先将一张白纸和复写纸固定在平板上，斜槽M的末端水平。
2．在白纸上记录下小钢球平抛的起点O，作为坐标原点，记录下重垂线的方向。
3．让小钢球在斜槽某高度由静止滚下，小钢球平抛后，落在倾斜挡板N上后，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，在白纸上记录小钢球所经过的多个位置。
5．取下白纸，用平滑的曲线把各印迹连接起来，就得到小钢球做平抛运动的轨迹。
?数据处理
1．过记录的平抛起点作平行于重垂线方向的直线作为y轴，过平
抛起点作y轴的垂线作为x轴，建立平面直角坐标系。
2.因沿y轴方向小球做自由落体运动。在平抛运动轨迹的竖直坐标
轴y轴上，从原点O开始向下取一个坐标值为h的点，再找到坐
标值为4h、9h、…的点，则在y轴上，相邻两点的时间间隔是相等的。
3．过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C、…点，则这些点就是每经过相等时间小球所到达的位置。
4．测量O点到A、B、C、…各点的水平距离，如果在误差允许的范围内，OA′＝L，OB′＝2L，OC′＝3L，…，则说明小球沿水平方向做匀速直线运动。
?误差分析
1．斜槽末端没有调整至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。
2．小球平抛的起点记录有误。
3．小球运动轨迹连接不准确。
4．间隔测量不准确。
?注意事项
1．斜槽调整
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，若没有明显的运动倾向，斜槽末端的切线就水平了。
2．平板固定
平板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查平板是否竖直。
3．小球释放
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置自由滚下。
(2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由白纸的左上角一直到达右下角为宜。
4．坐标原点
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。
二、他版教材实验多融通
(一)鲁科版教材实验方案
[差异解读]
1．实验目的的不同
用图中仪器验证平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动。
2．实验器材的不同
两个相同的斜槽，保证两球到达斜槽末端速度相同。
3．实验原理的不同
通过实验发现做平抛运动的小球P与水平方向做匀速直线运动的小球Q同时到达E点且相碰，说明做平抛运动的小球P在水平方向的运动与小球Q的运动相同。
(二)粤教版教材实验方案
[差异解读]
1．实验原理的不同
切断电源，使电磁铁C、D同时释放小球，使小球以相同的速度沿水平方向射 出，同时碰撞开关S切断电磁铁E的电源，使钢球自由下落。根据小球相碰情 况，分析平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。
2．实验器材的改进
通过加装了电磁铁E，可在同一实验装置上探究平抛运动在水平方向和竖直方 向运动的特点。
[典例1] (2021·山东青岛学考检测)在利用斜槽轨道做“探究平抛运动的特点”的实验时，让钢球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出钢球做平抛运动的轨迹。
(1)除了木板、钢球、斜槽、铅笔、图钉之外。下列器材中还需要的是__________。
A．游标卡尺 B．秒表
C．坐标纸 D．天平
E．弹簧测力计 F．重垂线
实验基本操作
(2)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________。每次让钢球从同一位置由静止释放，是为了保证每次平抛________相同。
(3)为了能较准确地描绘运动轨迹，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________。
A．钢球运动时不能与背板上的白纸(或方格纸)相接触
B．用直尺将记录的点连成折线
C．用平滑的曲线将记录的点连接起来
D．记录钢球位置用的挡板每次必须严格地等距离下降
[解析] (1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘钢球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标轴的y轴，故C、F是需要的。
(2)只有斜槽的末端保持切线水平，钢球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动；每次从同一位置由静止释放钢球，是为了使钢球具有相同的初速度。
(3)如果钢球在运动过程中与背板上的白纸相接触就会改变它的运动轨迹，使其不是平抛运动，故A正确；将描出的点用平滑的曲线连接起来，故B错误，C正确；应用描点法得到平抛运动的轨迹时，挡板下降的距离可以不是等间距的，故D错误。
[答案] (1)CF (2)水平 初速度 (3)AC
实验操作的三点提醒
(1)保证斜槽轨道末端切线水平。
(2)保证钢球每次从同一位置由静止释放。
(3)实验过程中背板上的白纸不能移动，且钢球在运动过程中与背板上的白纸不能接触。
[对点训练]
1．如图所示的实验装置，可用来研究平抛物体的运动。
(1)关于实验过程中的一些做法，以下合理的有________。
A．安装斜槽，使其末端切线保持水平
B．调整木板，使之与小球下落的竖直面平行
C．每次小球应从同一位置由静止释放
D．用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹
(2)某同学在实验操作时发现，将小球轻轻放在斜槽末端时，小球能自动滚下。他应该如何调整：______________________________________________。
解析：(1)为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，A正确；小球在竖直平面内做平抛运动，所以坐标纸应在竖直平面内，而坐标纸固定在木板上，所以木板应该与小球下落的竖直面平行，B正确；为使小球每次抛出时速度一样，则每次应从同一位置由静止释放小球，C正确；连线时应用平滑的曲线将坐标纸上尽可能多的点连接起来，D错误。
(2)小球能自动滚下，说明斜槽末端切线不水平，因此应调节斜槽末端使其切线水平。
答案: (1)ABC (2)调节斜槽末端使其切线水平
数据处理和误差分析
[典例2] (2021·河北石家庄高一检测)在做“探究平抛运动的特点”的实验时：
(1)钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________这一器材来确定的。
(2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，由轨迹可知，竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝__________，对应时间tOA∶tAB∶tBC＝__________，这表明竖直方向是初速度为______的________运动。
(3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y- x2图像，如图乙所示，此平抛物体的初速度v0＝0.49 m/s，则竖直方向的加速度g＝______m/s2。(结果保留3位有效数字)
数据处理的三点提醒
(1)钢球抛出点的位置必须记录准确，并且将该位置作为坐标原点。
(2)竖直线(y轴方向)要用重垂线来确定。
(3)选取研究的点时保证各点之间的水平距离相等。
[对点训练]
2．(2021·全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的图像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。
完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)
(1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为________m/s，竖直分量大小为________m/s；
(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________m/s2。
创新考查角度和创新思维
1.[实验器材和原理的创新]如图所示，“探究平抛运动的特点”
的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传
感器可测得钢球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可
以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420 m不变。
改变钢球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出钢球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。
(1)由表中数据可知，在h一定时，钢球水平位移d与其初速度v0成________关系，与________无关。
v0/(m·s－1) 0.741 1.034 1.318 1.584
t/ms 292.7 293.0 292.8 292.9
d/cm 21.7 30.3 38.6 46.4
解析：(1)由题表中数据可知，h一定时，钢球的水平位移d与初速度v0成正比关系，与时间t无关。
(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2，一般情况下应取9.8 m/s2，从而导致约3 ms的偏差。
(3)钢球直径过大、钢球飞过光电门需要时间或光电门传感器置于槽口的内侧，使测量值大于理论值。
答案：(1)正比 飞行时间t (2)计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值
(3)见解析
2．[实验器材和数据处理的创新]频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理实验小组利用如图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律分析下列问题。
(1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]。
(2)乙图中频闪照片(b)可以说明____________________________________。
解析：(1)小球做平抛运动时，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，故频闪仪器A所拍摄的频闪照片为(b)。
(2)乙图中频闪照片(b)可以说明小球在水平方向上的分运动为匀速直线运动。
答案：(1)(b) (2)见解析
1．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下说法合理的是( )
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同时
落地
B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B不一定要水平
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止
释放钢球
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获
得平抛轨迹
解析：采用装置1研究平抛运动是用以验证平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，要用耳听A、B两球是否同时落地，A错；装置2中弯管流出的水近似做平抛运动，因此要求弯管末端一定要水平，B错；利用装置3研究平抛运动轨迹，要使钢球每次的运动轨迹相同，则每次平抛运动的初速度要相同，应每次从斜槽上同一位置由静止释放钢球，C错；研究平抛运动时，也可以用数码相机对做平抛运动的钢球照相，通过频闪照片来研究，D对。
答案：D
2.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)时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落(两球不相撞)。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
解析：这是一个对比实验，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，其实是将A球竖直方向的分运动与B球的自由落体运动进行对比；实验时，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两球总是同时落地，由此可知A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
答案：C
3．在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘出小球做
平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
A．让小球多次从________位置滚下，记下小球碰到铅笔
笔尖的一系列位置。
B．按图安装好器材，注意__________________，记下平抛初位置O点和过O
点的竖直线。
C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛
运动物体的轨迹。
完成上述步骤，正确的实验顺序是________________。
解析：安装器材时，应使斜槽末端切线水平，以保证小球做平抛运动。实验中，每次小球应从同一位置滚下，以保证每次的运动轨迹都相同。
答案：同一 斜槽末端切线水平 BAC
4.如图所示，是利用闪光照相“探究平抛运动的特点”的示
意图。小球A由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好
离开桌边缘时，小球B也同时下落，闪光频率为10 Hz的闪
光器拍摄的照片中B球有四个像，像间距离已在图中标出，
两球恰在位置4相碰。则A球从离开桌面到和B球碰撞时经过的时间为________s，A球离开桌面的速度为________m/s。
5．(2021·浙江宁波高一检测)采用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)实验时需要下列哪个器材________。
A．弹簧测力计 B．重垂线 C．打点计时器
(2)做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是________。
A．每次必须由同一位置静止释放小球
B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D．记录的点应适当多一些
6．(2021·大连高一检测)图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)以下实验过程的一些做法，其中合理的有________。
A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B．每次小球释放的初始位置可以任意选择
C．每次小球应从同一高度由静止释放
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。
(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0 cm、y2为45.0 cm，A、B两点水平间距Δx为40.0 cm。则平抛小球的初速度v0为________m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0 cm，则小球在C点的速度vC为______m/s。(结果保留两位有效数字，g取10 m/s2)
7．(2021·济宁高一检测)某同学用如图甲、乙所示装置研究平抛运动的特点。
(1)在图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，P球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时Q球被释放，做自由落体运动。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验。发现两个小球总是同时落地，该现象说明______________________________。
(2)在图乙所示的实验装置中，钢球从斜槽M上释放，飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后落在挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板，多次实验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置。最后用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球平抛运动的轨迹。图丙所示即为得到的一条轨迹，取抛出点为坐标原点O建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1；x2、y2；x3、y3。
①本实验在操作过程中应注意的事项有____________________________________
_______________________________________________________。(至少写出两条)
②根据图甲实验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足______________________，若水平方向上满足____________，说明___________________________________________________________________。
解析：(1)沿水平方向弹出的小球和自由下落的小球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
(2)①为了能画出平抛运动轨迹，首先要保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，同时要让小球每次都从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点。
②根据图甲的结论可知，平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据连续相等时间内，位移之比为1∶3∶5∶…，可知取A、B、C三个点时，在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3＝1∶3∶5，若水平方向上满足x1＝x2＝x3，则说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。
答案：(1)平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动 (2)①斜槽轨道末端水平、小球从同一位置由静止释放 ②y1∶y2∶y3＝1∶3∶5 x1＝x2＝x3 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动
8．某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如图甲所示。A是一块水平木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(甲图中的P0P0′、P1P1′、…)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上，实验时依次将B插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到______________为止。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了________________________________。
(2)每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了________________________。
(3)在图乙中画出小球做平抛运动的轨迹。
解析：(1)小球每次抛出后，应做轨迹相同的平抛运动，所以实验前
要反复调节实验装置，使斜轨末端水平，每次从同一位置由静止释
放小球，是为了使小球每次运动的初速度相同。
(2)每次B板插入后一槽中会使小球的水平位移增加d，所以每次将B板向纸面内侧平移d，就可以对应水平位移的变化，使B板上的x坐标能表示水平位置的变化。
(3)用平滑曲线连接各点，可得轨迹如图所示。
答案：(1)斜轨末端水平 保证小球每次射出时初速度相同 (2)使板上的x坐标能表示小球的水平位移 (3)见解析图
第3节 实验：探究平抛运动的特点
一、本版教材实验理清楚
?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。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，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、小钢球、平抛实验装置、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板等。
?实验设计与实验步骤
方案(一) 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。
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
第一步 探究平抛运动竖直分运动的特点
1.如图所示的实验装置，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球被松开，自由下落，做自由落体运动，
比较两球落地时间的先后。
2．改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，从而改变小球下落时
间和A球平抛的初速度，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。
第二步 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，实验前，先将一张白纸和复写纸固定在平板上，斜槽M的末端水平。
2．在白纸上记录下小钢球平抛的起点O，作为坐标原点，记录下重垂线的方向。
3．让小钢球在斜槽某高度由静止滚下，小钢球平抛后，落在倾斜挡板N上后，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，在白纸上记录小钢球所经过的多个位置。
5．取下白纸，用平滑的曲线把各印迹连接起来，就得到小钢球做平抛运动的轨迹。
?数据处理
1．过记录的平抛起点作平行于重垂线方向的直线作为y轴，过平
抛起点作y轴的垂线作为x轴，建立平面直角坐标系。
2.因沿y轴方向小球做自由落体运动。在平抛运动轨迹的竖直坐标
轴y轴上，从原点O开始向下取一个坐标值为h的点，再找到坐
标值为4h、9h、…的点，则在y轴上，相邻两点的时间间隔是相等的。
3．过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C、…点，则这些点就是每经过相等时间小球所到达的位置。
4．测量O点到A、B、C、…各点的水平距离，如果在误差允许的范围内，OA′＝L，OB′＝2L，OC′＝3L，…，则说明小球沿水平方向做匀速直线运动。
?误差分析
1．斜槽末端没有调整至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。
2．小球平抛的起点记录有误。
3．小球运动轨迹连接不准确。
4．间隔测量不准确。
?注意事项
1．斜槽调整
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，若没有明显的运动倾向，斜槽末端的切线就水平了。
2．平板固定
平板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查平板是否竖直。
3．小球释放
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置自由滚下。
(2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由白纸的左上角一直到达右下角为宜。
4．坐标原点
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。
二、他版教材实验多融通
(一)鲁科版教材实验方案
[差异解读]
1．实验目的的不同
用图中仪器验证平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动。
2．实验器材的不同
两个相同的斜槽，保证两球到达斜槽末端速度相同。
3．实验原理的不同
通过实验发现做平抛运动的小球P与水平方向做匀速直线运动的小球Q同时到达E点且相碰，说明做平抛运动的小球P在水平方向的运动与小球Q的运动相同。
(二)粤教版教材实验方案
[差异解读]
1．实验原理的不同
切断电源，使电磁铁C、D同时释放小球，使小球以相同的速度沿水平方向射 出，同时碰撞开关S切断电磁铁E的电源，使钢球自由下落。根据小球相碰情 况，分析平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。
2．实验器材的改进
通过加装了电磁铁E，可在同一实验装置上探究平抛运动在水平方向和竖直方 向运动的特点。
[典例1] (2021·山东青岛学考检测)在利用斜槽轨道做“探究平抛运动的特点”的实验时，让钢球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出钢球做平抛运动的轨迹。
(1)除了木板、钢球、斜槽、铅笔、图钉之外。下列器材中还需要的是__________。
A．游标卡尺 B．秒表
C．坐标纸 D．天平
E．弹簧测力计 F．重垂线
实验基本操作
(2)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________。每次让钢球从同一位置由静止释放，是为了保证每次平抛________相同。
(3)为了能较准确地描绘运动轨迹，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________。
A．钢球运动时不能与背板上的白纸(或方格纸)相接触
B．用直尺将记录的点连成折线
C．用平滑的曲线将记录的点连接起来
D．记录钢球位置用的挡板每次必须严格地等距离下降
[解析] (1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘钢球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标轴的y轴，故C、F是需要的。
(2)只有斜槽的末端保持切线水平，钢球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动；每次从同一位置由静止释放钢球，是为了使钢球具有相同的初速度。
(3)如果钢球在运动过程中与背板上的白纸相接触就会改变它的运动轨迹，使其不是平抛运动，故A正确；将描出的点用平滑的曲线连接起来，故B错误，C正确；应用描点法得到平抛运动的轨迹时，挡板下降的距离可以不是等间距的，故D错误。
[答案] (1)CF (2)水平 初速度 (3)AC
实验操作的三点提醒
(1)保证斜槽轨道末端切线水平。
(2)保证钢球每次从同一位置由静止释放。
(3)实验过程中背板上的白纸不能移动，且钢球在运动过程中与背板上的白纸不能接触。
[对点训练]
1．如图所示的实验装置，可用来研究平抛物体的运动。
(1)关于实验过程中的一些做法，以下合理的有________。
A．安装斜槽，使其末端切线保持水平
B．调整木板，使之与小球下落的竖直面平行
C．每次小球应从同一位置由静止释放
D．用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹
(2)某同学在实验操作时发现，将小球轻轻放在斜槽末端时，小球能自动滚下。他应该如何调整：______________________________________________。
解析：(1)为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，A正确；小球在竖直平面内做平抛运动，所以坐标纸应在竖直平面内，而坐标纸固定在木板上，所以木板应该与小球下落的竖直面平行，B正确；为使小球每次抛出时速度一样，则每次应从同一位置由静止释放小球，C正确；连线时应用平滑的曲线将坐标纸上尽可能多的点连接起来，D错误。
(2)小球能自动滚下，说明斜槽末端切线不水平，因此应调节斜槽末端使其切线水平。
答案: (1)ABC (2)调节斜槽末端使其切线水平
数据处理和误差分析
[典例2] (2021·河北石家庄高一检测)在做“探究平抛运动的特点”的实验时：
(1)钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________这一器材来确定的。
(2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，由轨迹可知，竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝__________，对应时间tOA∶tAB∶tBC＝__________，这表明竖直方向是初速度为______的________运动。
(3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y- x2图像，如图乙所示，此平抛物体的初速度v0＝0.49 m/s，则竖直方向的加速度g＝______m/s2。(结果保留3位有效数字)
数据处理的三点提醒
(1)钢球抛出点的位置必须记录准确，并且将该位置作为坐标原点。
(2)竖直线(y轴方向)要用重垂线来确定。
(3)选取研究的点时保证各点之间的水平距离相等。
[对点训练]
2．(2021·全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的图像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。
完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)
(1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为________m/s，竖直分量大小为________m/s；
(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________m/s2。
创新考查角度和创新思维
1.[实验器材和原理的创新]如图所示，“探究平抛运动的特点”
的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传
感器可测得钢球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可
以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420 m不变。
改变钢球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出钢球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。
(1)由表中数据可知，在h一定时，钢球水平位移d与其初速度v0成________关系，与________无关。
v0/(m·s－1) 0.741 1.034 1.318 1.584
t/ms 292.7 293.0 292.8 292.9
d/cm 21.7 30.3 38.6 46.4
解析：(1)由题表中数据可知，h一定时，钢球的水平位移d与初速度v0成正比关系，与时间t无关。
(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2，一般情况下应取9.8 m/s2，从而导致约3 ms的偏差。
(3)钢球直径过大、钢球飞过光电门需要时间或光电门传感器置于槽口的内侧，使测量值大于理论值。
答案：(1)正比 飞行时间t (2)计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值
(3)见解析
2．[实验器材和数据处理的创新]频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理实验小组利用如图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律分析下列问题。
(1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]。
(2)乙图中频闪照片(b)可以说明____________________________________。
解析：(1)小球做平抛运动时，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，故频闪仪器A所拍摄的频闪照片为(b)。
(2)乙图中频闪照片(b)可以说明小球在水平方向上的分运动为匀速直线运动。
答案：(1)(b) (2)见解析
1．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下说法合理的是( )
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同时
落地
B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B不一定要水平
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止
释放钢球
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获
得平抛轨迹
解析：采用装置1研究平抛运动是用以验证平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，要用耳听A、B两球是否同时落地，A错；装置2中弯管流出的水近似做平抛运动，因此要求弯管末端一定要水平，B错；利用装置3研究平抛运动轨迹，要使钢球每次的运动轨迹相同，则每次平抛运动的初速度要相同，应每次从斜槽上同一位置由静止释放钢球，C错；研究平抛运动时，也可以用数码相机对做平抛运动的钢球照相，通过频闪照片来研究，D对。
答案：D
2.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)时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落(两球不相撞)。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
解析：这是一个对比实验，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，其实是将A球竖直方向的分运动与B球的自由落体运动进行对比；实验时，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两球总是同时落地，由此可知A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
答案：C
3．在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘出小球做
平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
A．让小球多次从________位置滚下，记下小球碰到铅笔
笔尖的一系列位置。
B．按图安装好器材，注意__________________，记下平抛初位置O点和过O
点的竖直线。
C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛
运动物体的轨迹。
完成上述步骤，正确的实验顺序是________________。
解析：安装器材时，应使斜槽末端切线水平，以保证小球做平抛运动。实验中，每次小球应从同一位置滚下，以保证每次的运动轨迹都相同。
答案：同一 斜槽末端切线水平 BAC
4.如图所示，是利用闪光照相“探究平抛运动的特点”的示
意图。小球A由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好
离开桌边缘时，小球B也同时下落，闪光频率为10 Hz的闪
光器拍摄的照片中B球有四个像，像间距离已在图中标出，
两球恰在位置4相碰。则A球从离开桌面到和B球碰撞时经过的时间为________s，A球离开桌面的速度为________m/s。
5．(2021·浙江宁波高一检测)采用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)实验时需要下列哪个器材________。
A．弹簧测力计 B．重垂线 C．打点计时器
(2)做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是________。
A．每次必须由同一位置静止释放小球
B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D．记录的点应适当多一些
6．(2021·大连高一检测)图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)以下实验过程的一些做法，其中合理的有________。
A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B．每次小球释放的初始位置可以任意选择
C．每次小球应从同一高度由静止释放
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。
(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0 cm、y2为45.0 cm，A、B两点水平间距Δx为40.0 cm。则平抛小球的初速度v0为________m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0 cm，则小球在C点的速度vC为______m/s。(结果保留两位有效数字，g取10 m/s2)
7．(2021·济宁高一检测)某同学用如图甲、乙所示装置研究平抛运动的特点。
(1)在图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，P球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时Q球被释放，做自由落体运动。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验。发现两个小球总是同时落地，该现象说明______________________________。
(2)在图乙所示的实验装置中，钢球从斜槽M上释放，飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后落在挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板，多次实验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置。最后用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球平抛运动的轨迹。图丙所示即为得到的一条轨迹，取抛出点为坐标原点O建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1；x2、y2；x3、y3。
①本实验在操作过程中应注意的事项有____________________________________
_______________________________________________________。(至少写出两条)
②根据图甲实验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足______________________，若水平方向上满足____________，说明___________________________________________________________________。
解析：(1)沿水平方向弹出的小球和自由下落的小球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
(2)①为了能画出平抛运动轨迹，首先要保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，同时要让小球每次都从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点。
②根据图甲的结论可知，平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据连续相等时间内，位移之比为1∶3∶5∶…，可知取A、B、C三个点时，在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3＝1∶3∶5，若水平方向上满足x1＝x2＝x3，则说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。
答案：(1)平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动 (2)①斜槽轨道末端水平、小球从同一位置由静止释放 ②y1∶y2∶y3＝1∶3∶5 x1＝x2＝x3 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动
8．某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如图甲所示。A是一块水平木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(甲图中的P0P0′、P1P1′、…)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上，实验时依次将B插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到______________为止。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了________________________________。
(2)每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了________________________。
(3)在图乙中画出小球做平抛运动的轨迹。
解析：(1)小球每次抛出后，应做轨迹相同的平抛运动，所以实验前
要反复调节实验装置，使斜轨末端水平，每次从同一位置由静止释
放小球，是为了使小球每次运动的初速度相同。
(2)每次B板插入后一槽中会使小球的水平位移增加d，所以每次将B板向纸面内侧平移d，就可以对应水平位移的变化，使B板上的x坐标能表示水平位置的变化。
(3)用平滑曲线连接各点，可得轨迹如图所示。
答案：(1)斜轨末端水平 保证小球每次射出时初速度相同 (2)使板上的x坐标能表示小球的水平位移 (3)见解析图