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第一章 抛体运动
第3节 探究平抛运动的特点
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米
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米米：
会米
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定位板钢球
压纸板
记录
面板
轨道
重垂线
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o
接球挡板
重锤
调平螺丝
气泡水准
米
米
米第3节 探究平抛运动的特点
[对应学生用书P9]
1．知道用实验获得平抛运动轨迹的方法，会描绘平抛运动的轨迹．
2．会根据运动轨迹判断是否为平抛运动．
3．会根据平抛运动的轨迹研究平抛运动的特点．
1．平抛运动：物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动．
2．实验思路：平抛运动是曲线运动，速度和位移的方向都在时刻变化．由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受竖直向下的重力作用，因此可以将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动．如果这两个方向的分运动特点研究清楚了，平抛运动的规律就清楚了．
平抛运动实验器、坐标纸、图钉、钢球、刻度尺、铅笔等．
1．安装实验器材：
(1)将带有斜槽的平抛运动实验器置于桌面上，调节调平螺丝，观察重垂线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板，装置如图所示．装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置．
(2)在描迹记录纸后衬垫一张复写纸或打字蜡纸，并用压纸板将它们紧贴固定在记录面板上．
2．建立坐标系：把小球放在槽口(斜槽末端)处，用铅笔记下钢球在槽口时球心所在描迹记录纸的投影点O，O点即为坐标原点，通过重垂线画出过坐标原点且竖直向下的直线，作为y轴，画出过坐标原点且水平向右的直线，作为x轴．
3．确定小球的位置：
(1)把接球挡板置于最上方一格．
(2)将定位板定在某一位置固定好，钢球紧靠定位板由静止释放，钢球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出．
(3)下落的钢球打在向记录面板倾斜的接球挡板上，同时在记录纸上留下一个迹点．
(4)再将接球挡板向下移动一格，重复上述操作方法，得到第二个印迹点，如此继续下移接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列印迹点．
4．描绘平抛运动的轨迹：取下记录纸，将记录纸记下的一系列点用平滑曲线连起来，即可得到钢球做平抛运动的轨迹．
1．实验中必须调整斜槽末端切线水平(检验是否水平的方法：将小球放在斜槽末端任一位置，看其能否静止).
2．记录面板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直．
3．钢球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．
4．坐标原点不是槽口的端点，应是钢球出槽口时球心在面板上的投影点．
5．钢球开始滚下的位置高度要适中，以使钢球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜．
1．喷水法
如图所示，倒置的瓶内装着水，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．
水从喷嘴中射出，在空气中形成稳定的细水柱，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．频闪照相法
用频闪照相机可记录下物体做平抛运动的轨迹，如图所示．
由于相邻两次曝光的时间间隔是相等的，只要测量相邻两小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点．
[对应学生用书P11]
在“探究平抛运动的特点”实验中：
(1)如图甲所示，用接球挡板接住平拋小球来确定平抛运动的轨迹．则坐标原点应选小球在斜槽末端点时的____________．
甲
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
(2)(多选)在此实验中，下列操作不必要的是_________．
A．斜槽轨道必须光滑
B．记录的点应适当多一些
C．用平滑曲线把所有的点连接起来
D．y轴的方向根据重垂线确定
(3)图乙是利用图甲所示的装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________．
乙
A．释放小球时初速度不为零
B．释放小球的初始位置不同
C．斜槽末端切线不水平
解析 (1)记录点选取的是小球的最高点，则确定原点时也要选小球的上端．
(2)实验过程中，斜槽不一定要光滑，只要能够保证小球从同一位置静止释放，即使轨道粗糙，摩擦力做功是相同的，小球离开斜槽末端时的速度是一样的，故A是不必要的；记录的点适当多一些，能够保证描点所得的曲线更精细，用平滑曲线连接所描的点，偏离曲线较远的点应舍去，故B是必要的，C是不必要的；y轴必须沿竖直方向，即用铅垂线确定，故D是必要的．
(3)由题图乙可知斜槽末端不水平，才会造成小球做斜抛运动，故选C.
答案 (1)B (2)AC (3)C
[训练] 用如图所示的装置描绘平抛运动的轨迹，把小球从斜槽上某个位置无初速度释放，在坐标白纸上记录小球运动过程中的位置情况．
(1)(多选)下列器材中不需要的是________．
A．重垂线 B．弹簧测力计
C．刻度尺 D．小球
E．秒表
(2)下列事项必须要满足的是________．
A．斜槽末端水平
B．为较准确描绘出小球的运动轨迹，必须用光滑的曲线把所有的点都连接起来
C.小球选用密度小，体积大的材料
D．挡板高度等间距变化
(3)(多选)为了得到平抛运动的轨迹，小组讨论得到其他方案，下列方案可行的是________．
A．从细水管水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹
B．用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的木板放置，笔尖紧靠木板上的白纸，以一定的初速度扔出铅笔，白纸上将会留下笔尖的运动轨迹
D．要使描出的轨迹更能反映真实的运动情况，应让小球从多个不同的位置静止释放
解析 (1)为确保在坐标纸在竖直面内，使其与小球运动平面平行，需要用到重垂线；刻度尺用来测量水平方向的分位移和竖直方向的分位移，秒表和弹簧测力计与本实验无关，故不需要的是BE.
(2)斜槽末端保持水平，使得小球下落的初速度沿水平方向，做平抛运动，故A正确；为较准确描绘出小球的运动轨迹，应舍弃不符合要求的点，故B错误；为了减小实验误差，小球选用密度大、体积小的材料，故C错误；挡板只要能记录小球下落在不同高度时不同的位置即可，不需要等距离变化，故D错误．
(3)从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹，故A是可行的；可以用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹，故B是可行的；将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔和纸之间没有压力，故不会形成运动轨迹，故C不可行；要使描出的轨迹更能反映真实的运动情况，小球每次必须从同一位置静止释放，故D不可行．
答案 (1)BE (2)A (3)AB
[对应学生用书P12]
在“探究平抛运动的特点”的实验中，小明采用图甲所示的实验装置，让小球多次从斜槽上滚下，再落入接球挡板中，在白纸上依次记下小球的位置．
(1)实验中，斜槽末端的切线必须水平，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，初速度沿水平方向
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线
(2)实验中，下列说法正确的是________．
A．应把斜槽末端记作小球的抛出点
B．选取较为光滑的斜槽，能减少摩擦带来实验误差
C．为记录多个点，挡板每次上下移动的距离适当小些
D.取下白纸后，取与白纸的上边平行的方向为水平方向建立x坐标
(3)小胡的记录纸如图乙所示，由图分析，造成该问题的原因可能是________．
A．斜槽末端没有调水平
B．小球每次从斜槽上滚下的位置不同
C．没有将挡板等距离移动
D．小球和斜槽间有摩擦力
解析 (1)这个实验的目的是探究平抛运动规律，斜槽末端水平是为了让小球脱离斜槽后获得水平方向的初速度，故B正确．
(2)小球有一定的大小，抛出点应当是末端上方球心处，则斜槽的末端不是抛出点，故A错误；斜槽的光滑与否影响的是小球平抛的初速度，对实验无影响，故B错误；每次挡板上下移动的距离越小，点迹就越密集，故C正确；x方向应与竖直方向垂直，若开始时记录纸是倾斜的，则该做法完全错误，故D错误．
(3)轨迹呈弯曲状，说明每次抛出小球的初速度不同，即每次不是从同一位置由静止释放小球，故B正确，A、C、D错误．
答案 (1)B (2)C (3)B第3节 探究平抛运动的特点
[对应学生用书P9]
1．知道用实验获得平抛运动轨迹的方法，会描绘平抛运动的轨迹．
2．会根据运动轨迹判断是否为平抛运动．
3．会根据平抛运动的轨迹研究平抛运动的特点．
1．平抛运动：物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动．
2．实验思路：平抛运动是曲线运动，速度和位移的方向都在时刻变化．由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受竖直向下的重力作用，因此可以将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动．如果这两个方向的分运动特点研究清楚了，平抛运动的规律就清楚了．
平抛运动实验器、坐标纸、图钉、钢球、刻度尺、铅笔等．
1．安装实验器材：
(1)将带有斜槽的平抛运动实验器置于桌面上，调节调平螺丝，观察重垂线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板，装置如图所示．装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置．
(2)在描迹记录纸后衬垫一张复写纸或打字蜡纸，并用压纸板将它们紧贴固定在记录面板上．
2．建立坐标系：把小球放在槽口(斜槽末端)处，用铅笔记下钢球在槽口时球心所在描迹记录纸的投影点O，O点即为坐标原点，通过重垂线画出过坐标原点且竖直向下的直线，作为y轴，画出过坐标原点且水平向右的直线，作为x轴．
3．确定小球的位置：
(1)把接球挡板置于最上方一格．
(2)将定位板定在某一位置固定好，钢球紧靠定位板由静止释放，钢球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出．
(3)下落的钢球打在向记录面板倾斜的接球挡板上，同时在记录纸上留下一个迹点．
(4)再将接球挡板向下移动一格，重复上述操作方法，得到第二个印迹点，如此继续下移接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列印迹点．
4．描绘平抛运动的轨迹：取下记录纸，将记录纸记下的一系列点用平滑曲线连起来，即可得到钢球做平抛运动的轨迹．
1．实验中必须调整斜槽末端切线水平(检验是否水平的方法：将小球放在斜槽末端任一位置，看其能否静止).
2．记录面板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直．
3．钢球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．
4．坐标原点不是槽口的端点，应是钢球出槽口时球心在面板上的投影点．
5．钢球开始滚下的位置高度要适中，以使钢球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜．
1．喷水法
如图所示，倒置的瓶内装着水，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．
水从喷嘴中射出，在空气中形成稳定的细水柱，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．频闪照相法
用频闪照相机可记录下物体做平抛运动的轨迹，如图所示．
由于相邻两次曝光的时间间隔是相等的，只要测量相邻两小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点．
[对应学生用书P11]
在“探究平抛运动的特点”实验中：
(1)如图甲所示，用接球挡板接住平拋小球来确定平抛运动的轨迹．则坐标原点应选小球在斜槽末端点时的____________．
甲
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
(2)(多选)在此实验中，下列操作不必要的是_________．
A．斜槽轨道必须光滑
B．记录的点应适当多一些
C．用平滑曲线把所有的点连接起来
D．y轴的方向根据重垂线确定
(3)图乙是利用图甲所示的装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________．
乙
A．释放小球时初速度不为零
B．释放小球的初始位置不同
C．斜槽末端切线不水平
[训练] 用如图所示的装置描绘平抛运动的轨迹，把小球从斜槽上某个位置无初速度释放，在坐标白纸上记录小球运动过程中的位置情况．
(1)(多选)下列器材中不需要的是________．
A．重垂线 B．弹簧测力计
C．刻度尺 D．小球
E．秒表
(2)下列事项必须要满足的是________．
A．斜槽末端水平
B．为较准确描绘出小球的运动轨迹，必须用光滑的曲线把所有的点都连接起来
C.小球选用密度小，体积大的材料
D．挡板高度等间距变化
(3)(多选)为了得到平抛运动的轨迹，小组讨论得到其他方案，下列方案可行的是________．
A．从细水管水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹
B．用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的木板放置，笔尖紧靠木板上的白纸，以一定的初速度扔出铅笔，白纸上将会留下笔尖的运动轨迹
D．要使描出的轨迹更能反映真实的运动情况，应让小球从多个不同的位置静止释放
[对应学生用书P12]
在“探究平抛运动的特点”的实验中，小明采用图甲所示的实验装置，让小球多次从斜槽上滚下，再落入接球挡板中，在白纸上依次记下小球的位置．
(1)实验中，斜槽末端的切线必须水平，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，初速度沿水平方向
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线
(2)实验中，下列说法正确的是________．
A．应把斜槽末端记作小球的抛出点
B．选取较为光滑的斜槽，能减少摩擦带来实验误差
C．为记录多个点，挡板每次上下移动的距离适当小些
D.取下白纸后，取与白纸的上边平行的方向为水平方向建立x坐标
(3)小胡的记录纸如图乙所示，由图分析，造成该问题的原因可能是________．
A．斜槽末端没有调水平
B．小球每次从斜槽上滚下的位置不同
C．没有将挡板等距离移动
D．小球和斜槽间有摩擦力
