5.4 实验：研究平抛运动
学习目标
学习重点,描绘平抛物体运动的轨迹；研究平抛运动的特点 学习难点：描绘平抛物体运动的轨迹
预习案：
一、实验原理（以教科书“参考案例1”为案例）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5-11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 ，图5-11 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。
（5）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（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?值，并将有关数据记入表格内。
12gt计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均2探究案：
探究一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
如图5-10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
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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
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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）。
2
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。
探究二、计算平抛物体的初速度
在后面案例介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽略空气阻力的作用。这样，抛体在竖直方向上只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于 。它的y坐标的变化符合匀加速运动的规律：y= 。于是，测量某点的下落距离，例如在M3点的下落距离y3(图5-10)，根据这个数据就可以算出抛体下落到这点所用的时间t3。为了得到抛体的初速度，还需测量 。计算的表达式为 。 探究三、注意事项1.实验中必须保持通过斜槽末端的切线 ，方木板必须处在 面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。
2.由于实验是让小球多次做平抛运动来描绘它的运动轨迹，所以每次小球自由释放的高度相同，以保证物体做平抛的 相同。 3.坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的 在木板上的水平投影点。
过关检测案：
1.平抛竖落仪如图5-16所示，用小捶打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球能松开，自由下落。A、B两球同时开始运动，多次改变小球距地面高度和打击力度，发现A、B两球均同时落地，下列A B 说法错误的是（ ）
A.用小捶打击金属片前，要使A、B两个小球在同一水平面上 B.多次改变打击的力度是为了改变平抛运动的时间
C.多次改变小球距地面的高度是为了改变平抛运动的时间
D.用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后，比用眼睛“看”要敏锐得多
2.在做“探究平抛物体运动”的实验中，在下列说法中对于减小实验误
图5-16 差有益的是（ ）
A.应在斜槽上一个合适的位置释放小球，当小球从该点释放时，小球能够从白纸的左上角射入白纸所在的竖直面，而从白纸的右下角射出 B.描绘出的轨迹曲线应尽量细一些
C.在轨迹上选取用于计算的点时，这些点的间隔应尽量大些，使这些点分布在整条曲线上 D.要多算出几个小球做平抛运动的初速度值，再对几个初速度值取平均值，作为最后的测
量结果
3.在“探究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽上不同位置释放，则各次相比不相同的是（ ）
A.小球的初速度 B.小球的运动轨迹 C.小球的下落时间 D.小球通过相同水平位移所用的时间
4.关于平抛运动的水平分运动，下列说法正确的是（ ） A.平抛运动在水平方向上的分运动是匀加速直线运动 B.平抛运动在水平方向上的分运动是自由落体运动 C.平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动 D.平抛运动在水平方向上的分运动是匀碱速直线运动 8.“探究平抛物体运动”实验的实验目的是（ ） A.描出平抛物体运动的轨迹
B.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 C.求出做平抛运动物体的初速度 D.求出做平抛运动物体的位移
9.在做“研究平抛物体的运动”实验时，下列说法正确的是（ ） A.安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否垂直
B.安装有斜槽的木板时，只要注意小球不和木板发生摩擦 C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放
D.实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动水平分运动耳朵规律
10.在做“研究平抛物体的运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能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得字母填在横线上： 。 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
11.做“探究平抛物体运动”的实验时，已有下列器材；有空的硬纸片、白纸、图钉、斜槽、刻度尺、小球，还需要（ ）
A.秒表 B.平木板 C.重垂线 D.铅笔 实验中，下列说法正确的是 。
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由下滑 B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道末端可以不水平 D.要使描出的轨迹更好的反映真实运动，记录的点应适当多一些。 E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来 12.下面是做“研究平抛物体的运动”实验步骤。
A.将钢球从斜槽上的某点释放，它离开斜槽后在空间做平抛运动，在小球轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一个点；
B.以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在白纸上标出O的位置； C.取下白纸，在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。由于测定各个点时存在误差，所画的曲线可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；