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1.4 研究平抛运动的规律 预习案 高一物理教科版（2019）必修第二册
1、会设计实验探究平抛运动两个分运动的特点。
2、会用运动分解的方法分析两个分运动。
重、难点
能够设计实验方案，掌握平抛运动轨迹的获取过程和方法
实验：研究水平和竖直方向分运动规律
实验原理：建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有①________的形式（a是一个常量），则轨迹是一条抛物线。
探究平抛运动竖直分运动的特点
（1）如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做②________运动；同时B球被释放，做③__________运动.观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音.
（2）改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球④____________，说明平抛运动在竖直方向的分运动为⑤______________.
探究平抛运动水平分运动的特点
1．装置和实验
（1）如图所示，安装实验装置，使斜槽M末端⑥____，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。
（2）让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。
（3）上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上⑦____(选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
（4）以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。
（5）取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。
（6）根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间⑧______，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。
（7）结论：平抛运动在相等时间内水平方向⑨_______，平抛运动水平方向为⑩__________。
2．注意事项
（1）实验中必须调整斜槽末端的切线 ____，使小球做平抛运动(调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球 ____，则斜槽末端水平)。
（2）背板必须处于 ____面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否 ____。
（3）小球每次必须从斜槽上 ________由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同。
（4）坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球 ____在背板上的投影点。
（5）小球开始滚下的位置高度要适中，以使小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。
平抛运动的规律
轨迹方程：
水平方向： 竖直方向：
位移：、（为位移与水平方向夹角）
速度：、（为速度与水平方向夹角）
答案：
①y=ax2 ②平抛 ③自由落体 ④仍同时落地 ⑤自由落体运动 ⑥水平 ⑦同一 ⑧间隔相等 ⑨位移相等 ⑩匀速直线运动 水平 静止 竖直 竖直 同一位置 球心
1.（多选）在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是(　　)
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地
B．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要低于水面
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹
2．在“研究平抛运动”实验中。
（1）如图所示是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法。
①坐标原点应选小球在斜槽末端点时的____。
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
②在此实验中，下列说法正确的是____。
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轴的方向根据重锤线确定
（2）如图是拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作中的错误是____。
A．释放小球时初速度不为0
B．释放小球的初始位置不同
C．斜槽末端切线不水平
3．（1）如图所示是研究平抛物体运动的演示实验装置。实验时，先用弹簧片C将B球紧压在DE间并与A球保持在同一水平面上，用小锤F击打弹簧片C，A球被水平抛出，同时B球自由下落。实验几次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，我们听到A、B两球总是同时落地，这个实验____。
A．说明A、B两球落地时的速度相同
B．说明A、B两球在水平方向运动是做匀速直线运动
C．说明平抛运动是自由落体和匀速直线运动的合运动
D．说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
（2）如图所示是某学生在做“研究平抛物体运动”的实验时记录小球运动的轨迹，x轴为水平方向，y轴为竖直方向。O点为平抛的初始位置，P点为轨迹上一点。则
①物体从O点运动到P点的时间为____ s；
②物体的初速度为____ m/s；(结果保留2位有效数字)
③该平抛运动的轨迹方程为_________。(g取10 m/s2)
4.某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时，将小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片，已知每个小方格边长 9.8 cm，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2。
（1）若以拍摄的第一点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向，则没有被拍摄到的小球位置坐标为______________。
（2）小球平抛的初速度大小为_________。
答案以及解析
1．答案：BD
思路引导：理解各种方法的操作原理及实验注意事项是解决此类问题的关键。
解析：小球下落的速度很快，运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落地的先后顺序，应听声音，选项A不合理；竖直管的上端A应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，管上端A处的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，选项B正确；只有每次从同一高度由静止释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，选项C错误；获得每秒15帧的录像就等同于做平抛运动实验时描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，选项D正确。
2．答案：（1）①A；②BD
（2）C
解析：（1）①确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的球心，故选A。
②斜槽轨道的粗糙程度对小球的平抛运动无影响。A错误；记录的点应适当多一些，可以减小误差，B正确；用平滑曲线把大多数点连接起来，但并不一定是所有点，C错误；y轴的方向即小球做自由落体运动的方向，要根据重锤线确定，D正确。
（2）由照片可判断小球做斜上抛运动，所以实验操作中斜槽末端切线不水平，C正确。
3．答案：（1）D；
（2）①0.2； ②2.0； ③y＝x2
解析：（1）几次实验，无论打击力大或小，还是仪器距离地面高或低，我们总能听到A、B两球同时落地，这说明平抛运动在竖直方向是自由落体运动。故D正确，ABC错误。
（2）① O点为平抛的初始位置，P点为轨迹上一点。以O点为原点，建立坐标系，时间由竖直位移决定的，根据y＝gt2，得t＝＝s＝0.2 s。
②平抛的初速度v0＝＝ m/s＝2.0 m/s。
③由平抛的位移规律x＝v0t，y＝gt2，消去t得到，将求的速度和重力加速度代入可得轨迹方程为y＝x2。
4．答案：（1）(58.8 cm，58.8 cm)；
（2）1.96 m/s
解析：由Δy＝gT2　得T＝0.1 s
∴v0＝＝1.96 m/s
又y4＝y3＋3Δy＝58.8 cm　x4＝v0·3T＝58.8 cm。

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