5.3实验探究平抛运动的特点(解析版).pdf

第3节实验：探究平抛运动的特点

【知识梳理】

一、抛体运动和平抛运动

1.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运

动叫作抛体运动。

2.平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。

二、实验原理

1.实验思路：根据运动的合成与分解原理，平抛运动可看作沿竖直方向和水平方向的两个分运动的合运动。

2.实验方案

方案一：用频闪照相等方法记录做平抛运动的物体经过相等时间间隔所到达的位置，获得水平方向和竖直

方向的位移随时间变化的具体数据，便可以独立分析水平方向和竖直方向的运动规律。

方案二：在水平和竖直两个方向中，先研究其中一个方向的运动规律，再设法分析另外一个方向的运动规

律。

三、实验器材

实验方案（二）的实验器材：

1.探究平抛运动竖直分运动特点的实验器材：小锤一个、两个相同的小铁球、平抛竖落仪一个。

2.探究平抛运动水平分运动特点的实验器材：斜槽、钢球、白纸、复写纸、铅垂线、铅笔、平抛铁架台(有

背板及水平放置的可上下调节的挡板)。

四、实验步骤和过程

步骤一：

如图甲，探究平抛运动竖直方向的运动特点。用小锤打击弹性金属片后，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。观察两球哪个先落地。改变小球距地面的高度和打击的力
度，重复这个实验。实验时，也可以用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后。

注意事项：

1.用小锤水平击打在弹性金属片中央位置，确保A球能够沿水平方向飞出；

2.调节好平抛运动演示器，确保用小锤击打弹性金属片的同时B球被松开，自由下落；

3.A、B两小球选择体积小、质量大，大小、材料、质量完全相同的小球；

4.确保A、B两球运动前高度相同，且落到同一水平面上。

步骤二：

如图乙，探究平抛运动水平方向的运动特点。在图乙所示的装置中，斜槽M末端水平。钢球在斜槽中

从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞

出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就

会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。

最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。根据步骤一得出的平抛运动在竖

直方向分运动的规律，设法确定“相等的进间间隔”。再看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水

平分运动的规律。

注意事项：

1.调节铁架台，通过观察铅垂线，使铁架台底座水平，从而使挡板N水平，背板在竖直面内；

2.斜槽的末端必须调节水平；

3.钢球必须从同一位置滚下；

4.钢球应选比较小的，使记录的位置尽量准确。

五、数据处理

1.观察发现，A、B两球同时落地。改变小球距地面的高度和打击的力度，重复实验时，两球在空中的运动

时间和A球的水平初速度大小发生改变，但A、B两球总是同时落地。说明A球在竖直方向的运动与B球完

全相同，平抛运动在竖直方向的运动为自由落体运动。
2.以小球出槽口时球心在白纸上的投影点为坐标原点，以水平方向为x轴，以竖直方向为y轴。如图所示：

3.竖直分运动为自由落体运动，以起点开始，相邻相等时间间隔的位移之比为1∶3∶5∶9∶…，在y轴上

从O点起，据此量出各段位移，即可确定“相等的时间间隔”。

4.根据运动的合成与分解，测出相等时间间隔内的水平位移，从而确定平抛运动在水平方向上的分运动是

匀速直线运动。

5.由实验探究可知，平抛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。

六、误差分析

1．A、B两球由于不完全相同，因而在空中所受阻力不同，产生误差。

2．探究平抛运动竖直方向的运动特点时，用小锤击打弹性金属片时，A球不能完全水平飞出，B球不能立

即被松开、同时下落，产生误差。

3．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动，产生误差。

4．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确，产生误差。

5．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。

6．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差。

7．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。

【方法突破】

【例】如图所示，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同时自由落下，改变整个装置的高度H做同样的实验。下列说法正确的是（）

A．两球轨迹不同，B球先落地

B．实验现象可以说明A球离开轨道后，竖直方向做的是自由落体运动

C．实验现象可以说明A球离开轨道后，水平方向做的是匀速直线运动