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第二章 抛体运动
第3节 科学探究：平抛运动的特点
本节我们将用实验的方法记录下做平抛运动物体的运动轨迹，然后根据记录的轨迹对平抛运动的特点做进一步的探究。
做平抛运动的物体在空中划过一条曲线，这条曲线有什么特点？
1. 知道平抛运动的条件及在实验中控制物体做平抛运动的方法，能通过实验描绘出物体做平抛运动的轨迹。
2. 会判断运动径迹是否为抛物线，会利用平抛运动的径迹测量平抛运动的初速度。
一、实验目的
1.描绘物体做平抛运动的轨迹并分析其特点。
2.根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。
如何获得平抛运动的轨迹？
方案3：径迹法
方案1：描迹法
方案2：描迹法
思考
本节我们主要看一下描迹法 .
二、实验器材
斜槽、小球、木板、铅垂线、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔(或卡孔)等．
三、实验原理
1．平抛物体的运动可以看作是由两个分运动合成的，这两个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。
2．使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，根据公式x＝v0t和y＝ gt2，就可求得v0＝x ，v0即为小球做平抛运动的初速度。
四、实验步骤
(1)用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平．
(2)用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板．
(3)把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线．
(4)将小球从斜槽上合适的位置由静止释放，使小球的运动轨迹大致经过坐标纸的右下角．
(5)把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球运动中碰到笔尖，用铅笔在坐标纸该位置画上一点．用同样的方法，从同一位置释放小球，在小球运动路线上描下若干点．
五、数据分析
（1）判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
① 根据实验记录，在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。
y
方法一：
（2）在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点，测出并计算相应物理量填入设计的表格中。
A B C D E F
y/cm 0.76 2.08 4.28 7.42 11.30 17.60
x/cm 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
x2/cm2 4.00 16.00 36.00 64.00 100.00 144.00
（3）观察描出的轨迹，与你熟悉的曲线进行比较，猜想y与x的关系，作出y-x2图像，验证你的猜想。
y
x2
平抛运动的轨迹是抛物线
（2）求小球平抛的初速度 v0
x
y
o
x1
x2
x3
x4
水平：
竖直：
a.已知轨迹和抛出点
①在轨迹曲线上取一点，测出x、y；
②代入中，计算初速度；
③测量多组坐标值，记录各点求得的初速度，最后算出平均值。
（以坐标原点为出发点）
b. 已知轨迹和某一坐标轴，不知抛出点
（坐标原点不为出发点）
在运动轨迹上取相邻的两个点间的水平距离相等的点，测出相邻两个点间的水平距离x和相邻两个点间的竖直距离y。
设相等时间为 T，由于竖直方向是加速度为g的匀加速直线运动，所以
y1
y2
x
x
A
B
C
（1）做平抛运动的物体，竖直位移与水平位移的平方成正比。
轨迹是抛物线。
（2）由平抛运动的规律公式： 、。
六、实验结论
七、注意事项
(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)．
(2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直．
(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放．
(4)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．
(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．
（1）安装斜槽时，其末端切线不水平。
（2）建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点。
（3）计算小球的速度要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可以减小相对误差。
八. 误差分析
1.在“研究平抛物体的运动规律”的实验中，在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.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
B
2.如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图．
(1)在图甲上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的：
.
(2)固定斜槽轨道时应注意使 .
(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意 .
(4)计算小球平抛初速度的公式v0＝__________，根据图乙给出的数据，可计算出v0＝__________m/s.(g取9.8 m/s2)
【解析】(1)如图所示，斜槽末端小球球心在白纸上的投影为O点，从O点开始作平行于铅垂线向下的直线为Oy轴，再垂直于Oy作Ox轴．
(2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，应调整斜槽使轨道末端切线沿水平方向．
(3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速度相同，故每次都让小球从斜槽的同一位置无初速度滚下．
(4)由于x＝v0t，y＝gt2，故初速度v0＝x，根据题图乙给出的数据，可计算出v0＝1.6 m/s.
【答案】(1)见解析
(2)轨道末端切线沿水平方向
(3)使小球每次都从同一位置无初速度滚下
(4)x　1.6

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