第6讲　实验：探究平抛运动的特点

三、实验器材斜槽、坐标纸、图钉、白纸、木板及竖直固定架、铅笔、三角板、有孔卡片、铅垂线、小钢球和刻度尺。四、实验步骤1．将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如图所示。2．在带有支架的木板上，用图钉钉好白纸，并让竖直放置的木板左上方靠近槽口，使小钢球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行，如图所示。3．把小钢球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描出点O。4．让小钢球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，将中心有孔的卡片靠在纸面上，每次飞行的小钢球顺利地穿过卡片上的小孔时，用铅笔做上记号。5．把白纸从木板上取下来，再将上面依次记下的一个个点连成平滑曲线，这样就描绘出了平抛小钢球的运动轨迹。一、基础考法保住分考查点(一)实验原理与操作1．两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的实验：(1)甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_________________________________________________________________________________________________。(2)乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出，实验可观察到的现象应是______________________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明______________________________________________________________________________________________________。解析：(1)通过对照实验，说明两球运动具有等时性，由此说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动；(2)两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。答案：(1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动2．(2022·浙江1月选考，节选)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。答案：(1)C

(2)D

(3)确保多次运动的轨迹相同[关键点拨]实验注意事项(1)固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度水平。(2)固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。(3)小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板。(4)要在斜槽上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。(5)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。(6)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。考查点(二)数据处理与误差分析3．如图甲所示是“探究平抛运动的特点”的实验装置图，图乙是实验后记录的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为__________m/s(g取9.8m/s2)。答案：1.64．某同学利用图甲所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图乙所示(图中未包括小球刚离开轨道的图像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图乙中标出。完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图乙中位置A时，其速度的水平分量大小为________m/s，竖直分量大小为________m/s；(2)根据图乙中数据可得，当地重力加速度的大小为______m/s2。答案：(1)1.0

2.0

(2)9.7二、创新考法不失分创新角度(一)实验器材的创新1．某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。(1)为了正确完成实验，以下做法必要的是________。A．实验时应保持桌面水平B．每次应使钢球从静止开始释放C．使斜面的底边ab与桌边重合D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2m，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意如图乙。重力加速度g取10m/s2，钢球平抛的初速度为________m/s。(3)图甲装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是______________。答案：(1)AB

(2)2

(3)方便将木板调整到竖直平面创新角度(二)实验原理的创新2．某同学设计了一个“探究平抛运动的特点”的实验。实验装置示意图如图甲所示，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(如图甲中P0P0′、P1P1′、…)，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，每次让小球从斜轨道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。实验得到的小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示。(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_______________________________________________________________________________________。(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了___________________________________________________________________________________________。(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。解析：(1)对实验装置反复调节的目的：①使斜轨道末端切线水平，以保证小球离开轨道时做平抛运动；②使A板水平，保证B板总处于同一高度；③使插槽P0P0′垂直斜轨道并在斜轨道末端正下方，以保证B板在P0P0′时小球的痕迹为抛出点。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证小球每次以相同初速度做平抛运动。(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点间的水平距离相等。(3)如图所示。答案：(1)斜轨道末端切线水平、A板水平、插槽P0P0′垂直斜轨道并在斜轨道末端正下方使小球每次做平抛运动的初速度都相同(2)使记录纸上每两点之间的水平距离相等(3)见解析图创新角度(三)数据处理的创新3．未来在一个未知星球上用如图甲所示装置做探究平抛运动的特点的实验。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球的平抛运动用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长