实验 研究平抛运动
（满分100分，45分钟完成） 班级_______姓名_______
目的要求：
描绘平抛物体的运动轨迹；
求出平抛物体的初速度。
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。
1．关于《研究平抛物体的运动》实验的目的是 （ ）
A．求当地的重力加速度
B．求平抛物体的加速度
C．求平抛物体的初速度
D．求平抛物体的位移
2．下列哪些因素会使该实验的误差增大 （ ）
A．小球与斜槽间有摩擦
B．安装斜槽时其末端不水平
C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
D．根据曲线计算平抛运动初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较远
3．在做《研究平抛物体的运动》的实验中，应采取下列哪些措施以减小实验误差 （ ）
A．斜槽轨道末端切线必须水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次要平衡摩擦力
D．小球每次应从斜槽同一高度释放
4．一个学生在《研究平抛物体的运动》的实验中描出了如图1所示的几个实验点，其中偏差较大的实验点B产生的原因可能是 （ ）
图1
A．小球滚下的高度较其他各次高
B．小球滚下的高度较其他各次低
C．小球在运动中遇到其他各次没有遇到的阻碍
D．小球开始滚下时，实验者已给了它一个初速度
5．如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，下列说法中错误的是 （ ）
A．小球平抛的初速度不同
B．小球每次均沿不同的抛物线运动
C．小球在空中运动的时间每次均不相同
D．小球通过相同的水平位移，所用时间均不相同
6．在《研究平抛物体的运动》的实验中，测量v0时会产生误差，下列选项中与，误差无关的是 （ ）21教育网
A．弧形槽与球间有摩擦
B．弧形槽末端切线不水平
C．小球受空气阻力
D．小球每次自由滚下的位置不同
7．《研究平抛物体的运动》实验的实验目的是 （ ）
①描出平抛物体运动的轨迹
②证明平抛物体的运动，是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动
③求出平抛物体的初速度
④求出平抛物体运动的位移
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
8．做《研究平抛物体的运动》实验时，已有下列器材：有孔的硬纸片、白纸、图钉、斜槽、刻度尺、小球，不需要的器材是 （ ）
A．秒表 B．平木板 C．重锤线 D．铅笔
图2
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。
9．做《研究平抛物体的运动》实验中，需注意的地方有：
（1） ；
（2） 。
10．做出平抛运动的轨迹后，为计算初速度，实验中需测量的数据有：
（1） ；
（2）其初速度v0的表达式为 ，＝ 。
11．在做《研究平抛物体的运动》的实验中，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，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：______________________。21cnjy.com
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．记录小球位置用的有孔的卡片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)相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
12．在《研究平抛物体的运动》实验中
（1）实验所需要的测量工具是___________；
（2）根据实际测量来计算平抛物体初速度的计算式v0＝___________；
（3）完成该实验应注意：①安装斜槽轨道必须使___________；②确定竖直方向必须利用___________；从斜槽上使小球重复下落必须___________。21·cn·jy·com
13．下面是一些实验步骤：
A．将钢球从斜槽上的某点释放，它离开槽后在空间做平抛运动，在小球运动可能经过的某处用铅笔试碰小球，然后在坐标纸上记下这一点www.21-cn-jy.com
B．以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在坐标纸上标出O的位置
C．取下坐标纸，在坐标纸上画一条与竖直线Oy垂直的水平线Ox
D．用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来，就得到平抛运动的轨迹。由于测定各点时存在误差，所画的曲线可能不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线光滑，不允许出现凹陷处2·1·c·n·j·y
E．从斜槽上不同点释放小球，用步骤A的方法确定平抛轨迹上的其他点
F．在曲线上取5个点，用尺测出每个点在x、y坐标轴上的值，分别求出小球的初速度，然后取平均值就得到实验测出的初速度【来源：21·世纪·教育·网】
G．在坐标纸上画出过O点向下的竖直线Oy。
H．将坐标纸用图钉钉在竖直的木板上，在木板左上角的桌子上固定斜槽
以上实验步骤中有错误或不足，需要修改的是______________________，修改后按正确的顺序排列是_________________________________。21·世纪*教育网
三、计算题：本大题共2小题，计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
14．（12分）小球做平抛运动的闪光照片的一部分如图3所示，图中每小格为1.09 cm，闪光的频率为每秒30次，根据此图计算小球平抛运动的初速度和当地的重力加速度。
图3
15．（15分）某同学设计了一个《研究平抛物体运动》的实验。实验装置示意图如图4所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图4中、、……），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板插入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5所示。2-1-c-n-j-y
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到_______________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_____________________。21*cnjy*com
（2）每次将B板向内侧平移距离d，是为了______________________。
（3）在图5绘出小球做平抛运动的轨迹。
参考答案
一、选择题：
1．【答案】C
【点拨】（略）
2．【答案】B
【点拨】（略）
3．【答案】AD
【点拨】当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，所得的初速度的测量值与真实值肯定不相符，故斜槽末端切线不水平会造成误差，选项A正确；每次释放小球时，只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必要光滑，更不必平衡摩擦力，选项D正确，B、C中的措施是不必要的。
4．【答案】BC
【点拨】观察描点可知：B点偏差到平抛运动轨迹之下，其原因可能是由于小球平抛的初速度比其他各次偏小，而导致平抛初速度比其他各次小的原因可能是：（a）小球在斜槽上释放的初位置高度偏低；（b）小球在运动中遇到了其他各次没有遇到的阻碍。
5．【答案】C
【点拨】（略）
6．【答案】A
【点拨】（略）
7．【答案】A
【点拨】（略）
8．【答案】A
【点拨】在此实验中，虽然是根据x＝vt和y＝来计算平抛小球初速度的，但时间t可由上两式消去，因此不需要测小球的运动时间，不需要秒表，平木板用来固定白纸并保证白纸在一个竖直面内，重锤线用来检测木板是否在竖直方向。铅笔用来标记小球能够准确通过硬纸板小孔时，小孔的中心位置.故应选A。21世纪教育网版权所有
二、填空、实验题：
9．【答案】（1）小球每次从斜槽上同一处由静止滚下 ；（2）在坐标纸上，记下坐标原点（在槽末端）。
【点拨】（略）
10．【答案】（1）轨迹上每隔一定的水平距离确定3~5个点ABCDE，分别测出这些点到抛出点的水平位移x和对抛出点的竖直位移y。【来源：21cnj*y.co*m】
（2）。
【点拨】（略）
11．【答案】ACE
【点拨】（略）
12．【答案】（1）刻度尺；（2）s；（3）①轨道末端水平； ②铅锤；从同一高度由静止释放。
【点拨】（略）
13．【答案】B、E、H；H、B、G、A、E、C、D、F
【点拨】（略）
三、计算题：
14．【答案】0.32 m/s；9.81m/s2
【点拨】取A、D两点进行计算，运动时间为：t＝×3 s＝s，水平位移为x＝0.0327 m，因此，小球抛出的水平初速度：v0＝＝0.32 m/s。www-2-1-cnjy-com
在竖直方向小球做匀加速直线运动，若设T＝ s，并设Δy＝yCD－yBC＝yBC－yAB＝1.09 cm，为连续相等的时间T内竖直方向上的位移之差，则有Δy＝gT2，g＝＝9.81m/s2。
15．【答案】（1）斜槽末端水平；保持小球水平抛出的初速度相同；（2）保持相邻痕迹点的水平距离大小相同；（3）轨迹如图。【出处：21教育名师】
【解析】（1）平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球的初速度水平，使小球做平抛运动；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同。（2）每次将B板向内侧平移距离d ，是为了保持相邻痕迹点的水平距离大小相同。对这一点的理解需要有一定的空间想像能力；（3）描绘平抛运动的轨迹时，注意作图的规则，用平滑的曲线通过尽量多的点，不能通过曲线的点大致对称分布在曲线的两侧，轨迹如图。
3．实验：研究平抛运动
三维目标
知识与技能
1．知道平抛运动的条件及相应控制方法；
2．知道用实验获得平抛运动轨迹的方法；
3．知道判断运动轨迹是否为抛物线的方法；
4．知道测量初速度时需要测量的物理量；
5．会推导初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。
过程与方法
1．观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一；
2．利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法；www-2-1-cnjy-com
3．在实验教学中，进行控制的思想方法的教育：从实验的设计、装置、操作到数据处理，所有环节都应进行多方面实验思想的教育，“实验的精髓在于控制”的思想，在乎抛物体实验中非常突出。如装置中斜槽末端应保持水平的控制；木板要竖直放置的控制；操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制；在测量小球位置时对实验误差的控制等。2-1-c-n-j-y
情感、态度与价值观
通过重复多次实验，进行共性分析、归纳分类，达到鉴别结论的教育目的，同时还能进行理论联系实际的教育。
教学重点
平抛运动实验的设计、装置、操作及数据处理。
教学难点
1．平抛运动的条件及相应控制方法；
2．用实验获得平抛运动轨迹的方法。
教学方法
探究、实验。
教具准备
平抛运动演示仪、多媒体课件。
教学过程
［新课导入］
上节课我们学习了平抛运动的理论知识，本节课我们通过实验来进一步探究平抛运动的特点，分析平抛运动的轨迹，计算平抛运动的初速度等。21*cnjy*com
［新课教学］
在这个实验中，我们首先设法描绘某物体做平抛运动的轨迹，然后通过这个轨迹研究平抛运动的特点。现在假定已经用某种方法得到了一个物体做平抛运动的轨迹，我们看一看可以进行哪些研究。【来源：21cnj*y.co*m】
一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3……把线段OA1的长度记为l，那么OA2＝2l、OA3＝3l……由A1、A2、A3……向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3……如果轨迹的确是一条抛物线，M1、M2、M3……各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y＝ax2的形式（a是一个待定的常量）。
用刻度尺测量某点的x、y坐标，代入y＝ax2中求出常量a，于是知道了代表这个轨迹的一个可能的关系式。【出处：21教育名师】
测量其它几个点的x、y坐标。怎样通过这些测量值来判断这条曲线是否是一条抛物线？
假定由A1、A2、A3……向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点对应的纵坐标分别为h、4h、9h……，则轨迹上的点满足二次函数y＝ax2，则说明轨迹的形状是抛物线。
二、计算平抛物体的初速度
本实验的要求不高，可以不考虑空气阻力的作用。这样，抛体在竖直方向只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于g，它的y坐标的变化符合匀加速运动的规律：
根据曲线上某点的纵坐标可以计算出时间t。
为了得到抛体的初速度，还需要测量什么量？进行怎样的计算？
做平抛运动的物体在水平方向做匀速运动，若曲线上该点的横坐标为x，则有：
x＝v0t
联立解得：
三、实验操作
下面的参考案例介绍了获得平抛运动轨迹的几种方法，同学们可以选用其中的某一方法，也可以自己设计其他方法。【版权所有：21教育】
【参考案例】
要得到平抛运动的轨迹，有多种实验方法，以下案例可供选择，也可以在这些案例启发下自行设计或改装，形成自己的实验方案。www.21-cn-jy.com
1．利用实验室的斜面小槽等器材装配如图所示的装置。钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，钢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，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。21教育名师原创作品
可以把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球能够碰到笔尖，就说明位置找对了。
【实验器材】方木板，白纸，图钉，斜槽轨道(附挡球板和重垂线)，小钢球，铅笔，刻度尺。
【实验步骤】
①将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，使槽末端O点的切线水平。
②用图钉把坐标纸钉在竖直的木板上，固定时要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直。
③选定斜槽末端所在的点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的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滚下，并由O点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值。然后使小球从开始时的位置滚下，在粗略确定的位置附近，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。
⑤依次改变x的值，用同样的方法确定其他各点的位置。
⑥取下坐标纸，根据记下的一系列位置，用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹。
⑦在轨迹上选取几个不同的点，测出它们的横坐标x和纵坐标y，根据重力加速度g的数值，利用公式算出小球做平抛运动的初速度，最后算出V0的平均值。
【记录及数据处理】
g＝_____________m/s2。
选点编号
x
y
v0
1
2
3
4
5
【注意事项】
①固定斜槽时，要保证斜槽末端切线呈水平，使小球能稳定地停在槽口附近；
②小球每次要从槽中同一位置由静止状态开始滚下，可利用挡球板固定在适当位置。释放的位置应能使小球从坐标纸的左上方进入，从右下方出去，充分利用坐标纸；
③教材中坐标原点选在槽口位置，实际上坐标原点应为槽口末端上方球圆心处；
④计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和计算。
⑤描轨迹时，应使平滑的曲线过多数点，且使不能在曲线上的点尽可能对称分布在曲线两侧。
2．如所示，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。21世纪教育网版权所有
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。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。21教育网
插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度，使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。21cnjy.com
3．用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹。
数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄约15帧照片。可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图象的方格黑板做背景，就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。21·cn·jy·com
由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断小球做平抛运动时在水平方向上的运动特点。2·1·c·n·j·y
【说一说】
某同学使小球沿课桌水平飞出，用前面所说数码照相机来拍摄小球做平抛运动的录像（每秒15帧），并将小球运动的照片打印出来。请问：他大约可以得到几帧小球正在空中运动的照片？【来源：21·世纪·教育·网】
［小结］
本节课从理论上学习了怎样判断平抛运动的轨迹是不是抛物线的方法，推导了平抛运动初速度的计算公式。在实际操作中学会了怎样得到平抛运动、得到平抛运动的轨迹，如何在实际中控制平抛运动，在实际中怎样计算平抛运动的初速度等。21·世纪*教育网
［布置作业］
教材第12页“问题与练习”。
