人教高中物理实验五 探究平抛运动的特点.docx

实验五　探究平抛运动的特点
1.实验思路
(1)思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动。
(2)平抛运动的分解方法
由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，可尝试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。
2.探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)实验按图示1装置进行实验，小钢球A、B位于相同高度处，用小锤击打弹性金属片，金属片C受到小锤的击打，向前推动A，小钢球A具有水平初速度，做平抛运动，同时松开小钢球B，自由下落，做自由落体运动。
图1
(2)分析
仔细观察可知，不管两个小钢球距地面的高度为多大，或小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，即做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
(3)结论
做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
3.探究平抛运动水平分运动的特点
(1)实验
图2
在图示2的实验装置中，两个相同的弧形轨道M、N，上端分别装有电磁铁C、D；调节C、D的高度，使AC＝BD。将小铁球P、Q分别吸在C、D上，然后切断电源，使球以相同的初速度v0分别同时从M、N的末端水平射出，其中与轨道N相切的水平面光滑。
实验发现两铁球在P球落地时相遇。只增大或减小轨道M的高度再进行实验，结果两铁球总是在P球落地时相遇。
(2)分析
只改变轨道M的高度，相当于只改变P球做平抛运动的竖直高度，发现P、Q两球总是在P球落地时相遇，即P球在水平方向上的运动不因P球在竖直方向上运动时间的长短而改变，总是和在水平面上做匀速直线运动的Q球有完全相同的运动情况。
(3)结论
做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动；平抛运动的各分运动具有独立性。
1.频闪照相法
(1)实验现象：
图3
利用频闪照相机得到物体做平抛运动与自由落体运动对比的频闪照片如图3所示。
(2)现象分析
①在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动。
②在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动。
(3)理论分析
①水平方向：初速度为v0，物体不受力，即Fx＝0，物体由于惯性而做匀速直线运动。
②竖直方向：初速度为零，物体受重力作用，即Fy＝mg，a＝g，物体做自由落体运动。
2.描迹法
命题点一　教材原型实验
【例1】 (2020·山东泰安市月考)某学****小组用实验探究“平抛运动规律”。
图4
(1)甲同学采用如图4甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把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，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明____________________________________________________________________
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(2)乙同学采用如图乙所示的装置。用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的末端与光滑水平面相切，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，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象应是______________________；保持AC＝BD，仅仅改变弧形轨道M在竖直方向的位置，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明__________________________________________________________________
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(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为2.5 cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)
平抛运动的起点；该做小球做平抛运动的初速度大小为________m/s(g取10 m/s2)。
答案　(1)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
(2)P、Q两球相碰　平抛运动在水平方向上是匀速直线运动　(3)不是　1
解析　(1) 在打击金属片时，A小球做平抛运动，B小球同时做自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖