第三节 实验：研究平抛运动
【学习目标】
1、用实验方法描绘出平抛物体的运动轨迹。 2、判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。 3、计算平抛物体的初速度。 4、体验合作探究学习的过程。 【自主学习】 一、 实验原理
物体的平抛运动可以看做是两个方向的分运动的合成。一个是水平方向的
运动，另一个是竖直方向的 运动。
在竖直放置的木板上固定坐标纸，让小球做平抛运动，描出小球的运动轨迹；装置如图所示。选定斜槽末端球心所在的点为坐标原点，初速度的方向为 轴的正方向，以竖直向下为 轴的正方向建立直角坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标（x,y），根据两个分运动的特点，利用公式 ，求出小球的飞行时间。再利用公式 ，求出小
球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度，v0= (用x、y等量表示)。
二、实验器材
斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、白纸、图钉、 ，有空的卡片、 ，铅垂线。
三、实验步骤
（1）安装调整斜槽 用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，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，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。
（2）调整木板 用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行，然后把铅垂线方向记录到钉在木板的白纸上，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。
（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图板上的水平投影点O， O点即为坐标原点。
（4）描绘运动轨迹 让小球从斜槽上的定位器处释放，观察小球的运动轨迹，并在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面与小球的运动轨迹垂直，调整卡片的位置，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，保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置，取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来记即得小球做平抛运动的轨迹。
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【合作探究】
探究点一 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
如图所示的某物体做平抛运动的轨迹，欲判断其轨迹是否为抛物线，只要从轨迹上任意取若干个点分别代入y=ax，求得a为某一定值，即可验证平抛运动的轨迹为抛物线。 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，那么M1、M2、M3…各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y=ax的形式（a是一
个待定的常量）。
其中OA1=l、OA2=2l、OA3=3l…这样做的目的是使y2= y1，y3= y1…这样代入y=ax，
可以方便求出a。
探究点二、如何计算平抛物体的初速度
（1）测量初速度时需要测量的物理量有哪些？
（2）如何推导平抛初速度的表达式？
探究归纳 以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴（过O点作y轴的垂线），并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，利用公式x=v0t和y?
探究点三 平抛起点未知，如何求平抛初速度 思考讨论下列问题：
如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果g取10m/s,那么：
（1）闪光频率是______Hz。
（2）小球运动中水平分速度的大小是______m/s。 （3）小球经过B点时速度大小是______m/s。
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O 22212gt计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值 2 2
【达标提升】
1、一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中，只画出了如图1所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离?s相等的三点A、B、C，量得?s = 0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1 = 0.1m，h2 = 0.2m，利用这些数据，可求得：
（1）物体抛出时的初速度为 m/s； （2）物体经过B时竖直分速度为 m/s； （3）抛出点在A点上方高度为 m处。
2、 某同学做平抛运动实验时，在白纸上只画出了表示竖直
向下方向的 Y轴和平抛物体运动轨迹的后一部分，而且漏标了抛出点的位置， 如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度，请你给他出出主意：
（1）简要说明据此图测定该物初速度的方法________.
（2）需要增加的测量工具有_____________________.
（3）用测量出的物理量表示测量的结果：v0=______________ 3、如图所示，为一平抛物体运动的片与实际大小相比缩小10倍.对照片中得：1与4闪光点竖直距离为1.5 cm，4为2.5 cm，各闪光点之间水平距离均为
(1)小球抛出时的速度大小为多少? (2)验证小球抛出点是否在闪光点1点距闪光点1的实际水平距离和竖直距气阻力不计，g＝10 m/s)
4、如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，g=10m/s，那么：
⑴闪光频率为 Hz；
⑵小球运动的初速度的大小是 m/s； ⑶小球经过B点时的速度大小为 m/s。
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闪光照片示意图，照小球位置进行测量与7闪光点竖直距离0.5 cm.则
处，若不在，则抛出离分别为多少?(空