第五章 曲线运动 实验：研究平抛运动

第五章 曲线运动
四、实验：研究平抛运动
【学习目标】
A级
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是抛物线的方法。
4.知道测量初速度时需要测量的物理量。
B级
5.会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。
【学时安排】 1学时
【自主导学】
一、实验目的：
1、描绘物体平抛运动的轨迹并判断是不是抛物线
2、学会根据平抛运动轨迹图求出平抛的初速度
二、实验原理：
1、平抛物体的运动可以看做是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动.
让小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，判断轨迹是不是抛物线。
2、测出曲线上某一点的坐标x和y，依据重力加速度g的数值，利用公式y=gt2求出小球的飞行时间t，再利用公式x=vt求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度v0.(或利用v=求解)
三、实验器材
（平抛竖落仪）斜槽、小球、木板、重垂线（铅垂线）、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔（或卡孔）
四、参考实验步骤
1、安装调整弧槽
用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的斜上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明斜槽平直部分的末端处已水平.
2、调整木板：用悬挂在槽口上的重锤线把木板调到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行，然后把重锤线方向记录到钉在木板的坐标纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变.（注意：小球在运动中不能与坐标纸接触）
3、确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在板上的水平投影点O，O点即为坐标原点.
4、描绘运动轨迹：
在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片位置，要使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置，取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来便得到小球做平抛运动的轨迹.
5、判断轨迹是不是抛物线
6、计算初速度：
以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，并在曲线上选取ABCDEF六个不同的点，用刻度尺测出它们的坐标x和y，用公式x=v0t和y=gt2计算出小球的初速度v0，最后求出v0的平均值.
●实验中的注意事项
1.安装斜槽时，应检查斜槽末端的水平槽部分是否水平，检查方法是小球平衡法.
2.固定坐标纸时应用重锤检查坐标纸上的竖直线是否竖直，坐标原点位置是否正确.
3.要注意保持小球每次都是从同一高度由静止开始滚下.
4.计算初速度时，应选距抛出点远些的点为宜.以便于测量，减小误差.
【问题思考】
飞机在投递货物或实施轰炸的时候，应该在目标的什么位置开始投放货物或炸弹
【范例精析】
例1 关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A．平抛运动是匀变速运动
B．平抛运动是变加速运动
C．任意两段时间内加速度相同
D．任意两段相等时间内速度变化相同
解析 本题要把好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性，平抛运动的物体只受重力作用，故a=g，即做匀变速曲线运动，A选项正确，B选项不对，C选项正确。由匀变速运动公式△v=g△t，得任意相等的时间内△v相同，D正确。
例2 如图所示，是同时开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光照片，由此照片，你能得出什么结论
解析 从闪光照片中可以测出，平抛运动的小球，在相等时间内的水平位移总相等，所以，它的水平分运动为匀速直线运动，平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上，说明它们在同一段时间的竖直位移总是相等的，即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律，所以，平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。
【当堂达标】
1．研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（ ）
A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
B．保证小球飞出时，初速度水平
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨道是一条抛物线
2．用描迹法探究平抛运动的规律时，应选用下列各组器材中的哪一组（ ）
A．铁架台，方木板，斜槽和小球，秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片
B．铁架台，方木板，斜槽和小球，天平和秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片
C．铁架台，方木板，斜槽和小球，千分尺和秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片
D．铁架台，方木板，斜槽和小球，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片
3.在做“研究平抛运动”的实验时，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，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_____。
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可以不同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的木条(或凹槽)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
【课后测评】
A级
1．关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是 ( )
A．物体只受重力的作用，是a＝g的匀变速运动
B．初速度越大，物体在空中运动的时间越长
C．物体落地时的水平位移与初速度无关
D．物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关
2．从同一高度以不同的速度水平抛出的两个物体落到地面的时间 ( )
A．速度大的时间长 B．速度小的时间长
C．落地时间—定相同 D．由质量大小决定
3．物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向的分速度vy(取向下为正)随时间变化的图线是 ( )
B级
4．试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案，提供的实验器材为弹射器(含弹丸，见图)、铁架台(带有夹具)、米尺。
(1) 画出实验示意图；
(2) 在安装弹射器时应注意________________；
(3) 实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为_________________；
(4) 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_____________________________________；
(5)计算公式为______________。
5. 在平抛物体运动的实验中：
（1）调节槽口水平的操作过程是为了_______________________________________．
（2）如果小球每次从槽上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都不相同
D．小球通过的水平位移和所用时间均不同
（3）如图1-7是一个小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景小方格的边长均为5 cm．若取g＝10 m/s2，则闪光的时间间隔为____________s，小球做平抛运动的初速度大小为_____________m/s．
图1-7
6．一小球在高0.8m的水平桌面上滚动，离开桌面后着地，着地点与桌边水平距离为1 m，求该球离开桌面时的速度？ 7．距离地面1000m高处的飞机，以100m/s的速度沿水平直线飞行时，在飞机上每隔2s向外放出—重物，空气阻力和风的影响不计，当第5个重物离开飞机时，求：
(1) 相邻的两重物在空中的水平距离；
(2) 在竖直方向上编号为5、4、3、2、1的5个重物距离飞机的距离．