第4节实验

第4节实验：研究平抛运动。

导学天地。学习要求。

学法指导。本节在运动的合成与分解基础上，认识平抛运动，提出要**的问题：**平抛运动的特点。

**过程既有实验现象的观察，又有分析、推理的过程，还要将实际现象与分析、推理结合起来，**出平抛运动的轨迹是抛物线并计算出初速度。

自主学习。理解升华。

重点、难点、疑点解析。

1.研究平抛运动竖直方向的运动。

实验：如图5－4－1所示，如用小锤打击弹性金属片，金属片把a球沿水平方向抛出，同时b球被松开，自由下落。a、b两球同时开始运动。（此实验也可以用“平抛竖落仪”演示）

图5－4－1

观察现象两球是否同时落地？多次改变小球距地面的高度和打击度，重复实验，实验的结果是：a、b球同时落地。说明平抛运动的a球在竖直方向上做自由落体运动。

2.平抛运动轨迹的获得。

1）喷水法。

如图5－4－2，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，加上一个很细的喷嘴。（直管的作用是保证a处的压强等于大气压强使弯管喷出水的流速（平抛初速度）不受瓶内液面的影响。）

图5－4－2

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。将它描在背后的纸上，进行分析处理。

2）描迹法。

实验装置如图5－4－3，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的同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。用铅笔描出小球每次经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，连起来可得到钢球平抛运动的轨迹。

图5－4－3

3）频闪照相法。

用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图5－4－4所示。

图5－4－4

由于相邻两帧**间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两**上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。

3.研究平抛运动水平方向的运动。

1）通过实验得到平抛运动的轨迹。

2）平抛运动竖直方向是自由落体运动，满足h=gt2，如图5－4－5所示，在竖直坐标y轴上，从原点开始向下任取一个坐标为h的点，并在图线上找到坐标为h、4h，9h，16h，…的点，分别为a、b、c，由自由落体的规律可知，在物体运动过程中，从o点运动到a点，从a点到b点，从b点到c点所用的时间都是相等的，过这些点作水平轴x的垂线，交点就是每经相等时间物体所到达的水平位置。

图5－4－5

3）测量o、a、b、c各点间的水平距离，测量得oa=ab=bc可得实验结论：平抛运动在水平方向运动为匀速直线运动。

例题评析。应用点一：研究平抛运动。

例1：某同学设计了如图5－4－6的实验：将两个光滑的斜滑道固定在同一个竖直面内，最下端水平，把两个相同的小钢球从斜面的同一高度由静止释放，滑道2与光滑平板吻合，则他将观察到的现象是这说明。

图5－4－6

解析：两球同时从同一高度由静止释放，同时离开斜道且两球的速度相同。球1做平抛运动，球2沿水平板做匀速直线运动。

而平抛运动可以看作两个分运动，水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。

答案：球1在水平轨道上击中球2 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。

思维总结：在平抛运动的规律**活动中不一定局限于课本实验的原理，本题考查学生对**原理的理解。

拓展练习1－1：平抛物体的运动规律可以概括为两点：一是水平方向做匀速直线运动；二是竖直方向做自由落体运动。

为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图5－4－7所示，用小锤打击弹性金属片，a球水平飞出，同时b球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则这个实验（）

图5－4－7

a.只能说明上述规律中的第一条。

b.只能说明上述规律中的第二条。

c.不能说明上述规律中的任何一条。

d.能同时说明上述两条规律。

应用点二：研究平抛运动的轨迹。

例2：在向右以速度v0匀速行驶的火车上，一乘客向后水平抛出一物体，由站在地面上的人来看，该物体的运动轨迹可能是图5－4－8中的（）

图5－4－8

试解做后再看答案，效果更好。）

解析：设乘客抛出物体的速度为v1（相对车）

当v0>v1时，物体对地速度方向向右，故物体相对地面以向右抛出，c正确。

当v0=v1时，物体对地速度为0，故物体相对地面自由落体，b正确。

当v0a与d的区别在于，d反映出物体在竖直方向有初速度，因为起始点切线方向竖直，综上所述，本题正确选项为abc.答案为abc.

思维总结：本题目考查了曲线运动产生的条件，运动的合成，以及不同参考系对运动物体的影响。

拓展练习2－1：火车做匀速直线运动，一人从窗口伸出手自由释放一物体（在确保安全的情况下）.不计空气阻力，在地面上的人看到该物体（）

a.做自由落体。

b.因惯性而向车前进的反方向沿抛物线落下。

c.将以此时火车的速度为初速度做平抛运动。

d.将向前下方做匀加速直线运动。

教材资料**。

教材第12页“说一说”

解答：课桌一般60～70 cm高，平抛小球在竖直方向做自由落体，由h=gt2可知t≈0.36 s，而数码照相机每秒15帧，则可拍的帧数n=≈2.8，则可以得到3帧。

自我反馈。自主学习。

1.抛体运动水平方向。

2.重力匀变速曲线。

3.水平方向竖直方向。

例题评析。拓展练习1－1：b

拓展练习2－1：c

演练广场。夯实基础。

1.如图5－4－9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。

改变整个装置的高度h重复实验，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（）

图5－4－9

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。

2.在用斜槽轨道做“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。为了能较准确地描出运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是（）

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.小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触。

3.本实验中，白纸在木板上固定情况如图5－4－10所示，正确做法是（）

图5－4－10

4.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。

5.质量为m的子弹在h=10 m高处以800 m/s的水平速度射出枪口，质量为m（已知m>m）的物体也在同一地方同时以10 m/s的水平速度抛出。（不计空气阻力）则有（）

a.子弹和物体同时落地b.子弹落地比物体迟。

c.子弹水平飞行距离较长d.无法确定。

6.从高空中水平飞行的飞机上每隔1 min投一包货物，则空中下落的许多包货物和飞机的连线是（）

a.倾斜的直线b.竖直的直线。

c.平滑的曲线d.抛物线。

能力提升。7.试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸射出的初速度”的实验方案。提供的实验器材为弹射器［含弹丸，如图5－4－11、铁架台（带有夹具）］、米尺。

图5－4－11

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。

8.如图5－4－12所示是测量子弹离开枪口时速度的装置，子弹从枪口水平射出，在飞行途中穿过两块竖直平行放置的薄板p、q，两板相距为l，p板距枪口为s，测出子弹穿过两薄板时留下的c、d两孔间的高度差为h.不计空气及薄板阻力，根据以上给出的数据，求出子弹离开枪口时的速度v0.

图5－4－12

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