实验：探究平抛运动的特点

3实验：探究平抛运动的特点1．某种“探究平抛运动的特点”的实验装置如图所示：(1)当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为H，此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球，最终两小球同时落地，改变H大小，重复实验，a、b仍同时落地，该实验结果可表明________。

A．两小球落地速度的大小相同B．两小球在空中运动的时间相等C．a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同D．a小球在水平方向的分运动是匀加速直线运动(2)利用该实验装置研究a小球平抛运动的速度，从斜槽同一位置释放小球，实验得到小球运动轨迹中的三个点A、B、C，如图所示，图中O为抛出点，B点在两坐标线交点，坐标x B＝40 cm，y B＝20 cm，则a小球水平飞出时的初速度大小为v0＝________ m/s；平抛小球在B点处的瞬时速度的大小为v B＝________ m/s(g＝10 m/s2)。

解析：(1)a球做平抛运动，b球做自由落体运动，实验现象是两球同时落地，改变H，a、b两球仍然是同时落地，可知两个小球在空中运动的时间相等，a球在竖直方向上的运动规律与b球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故B、C正确，A、D错误。

(2)由B点的坐标知，图中每格长10 cm，根据Δy＝gT2得相等的时间间隔为：T＝Δyg＝0.110s＝0．1 s，则小球平抛运动的初速度为：v0＝xT＝0.20.1m/s＝2．0 m/s。

B点的竖直分速度为：v By＝y AC2T＝0.40.2m/s＝2．0 m/s，根据平行四边形定则知，B点的速度为：v B＝v02＋v By2＝4＋4m/s＝22m/s。

答案：(1)BC(2)2．0222．(1)图甲所示为频闪摄影方法拍摄的探究物体做平抛运动的特点的照片，图中B、C为两个同时由同一点出发的小球。

BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC′为C球自由下落的运动轨迹，通过分析上述两条轨迹可得出结论：________________________________________________________________________。

3．实验：探究平抛运动的特点一、实验目的1．会用实验的方法研究平抛运动的两个分运动。

2．学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。

3．根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。

二、实验思路1．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：(1)平抛运动的特点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。

(2)分解方法分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。

实验方案方案一：分别研究水平和竖直方向分运动的规律1．探究平抛运动竖直分运动的特点：【实验步骤】(1)如图，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。

(2)观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。

(3)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，记录实验现象。

【数据收集与分析】根据A球与B球落地时间的先后，得出平抛运动竖直分运动的规律。

2．探究平抛运动水平分运动的特点：【实验步骤】(1)如图，钢球在斜槽M中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动(实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)。

(2)钢球飞出后，落到挡板N上，在白纸上记录钢球此时的位置。

(3)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。

(4)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。

【数据收集与分析】根据平抛运动的轨迹，设法确定相等的时间间隔，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。

方案二：利用频闪照相法探究平抛运动的特点1．实验原理：数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线，便得到小球的运动轨迹，如图所示，由于相邻两帧照片间的时间间隔相等，只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和竖直距离，就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。

2．数据处理：(1)建立以抛出点为坐标原点，以小球水平抛出时的初速度方向为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向的直角坐标系。

实验探究平抛运动的特点探究平抛运动的特点。

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。

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。

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)。

1．探究平抛运动竖直分运动的特点如图甲所示，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；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。

分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验。

实验时，也可以用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后。

2．探究平抛运动水平分运动的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。

1．平抛运动竖直方向分运动的特点观察发现，A、B两球同时落地。

改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，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球在竖直方向的分运动与B球完全相同，平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。

2．平抛运动水平方向分运动的特点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，建立坐标系。

因为平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以从起点开始，相邻相等时间间隔的竖直分位移之比为1∶3∶5∶…，据此可确定相等的时间间隔小球所在的位置，在x轴上从O点起，量出相等时间间隔内的水平位移，可知各段位移相等，故平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。

考点13实验：探究平抛运动的特点探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系[题组一基础与经典题]1．某兴趣小组探究平抛运动的特点，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。

(1)在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B 球被释放，自由下落，由两球撞击水平地面的声音判断出两球同时落地。

改变装置的高度和小锤击打的力度，多次实验，发现两球仍然同时落地，由此可初步得出结论：平抛运动的________。

A．竖直分运动是自由落体运动B．水平分运动是匀速直线运动C．竖直分运动是自由落体运动，水平分运动是匀速直线运动(2)用如图乙所示的装置进行定量研究。

将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。

钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，由于挡板MN靠近硬板一侧较低，钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。

上下调节挡板，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。

取平抛运动的起始点为坐标原点O，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y 轴的坐标系。

下列操作正确的有________。

A．钢球静置于Q点时，取钢球的球心作为坐标原点OB．确定y轴时，需要y轴与重垂线平行C．可以将重垂线当作尺直接画出y轴D．应该先确定x轴，再确定y轴(3)如图丙所示，根据印迹描出平抛运动的轨迹。

在轨迹上取C、D两点，O、C与C、D的水平间距相等且均为x，测得O、C与C、D的竖直间距分别是y1和y2；重复上述步骤，测得多组数据，计算发现始终满足y1y2＝________，由此可初步得出结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，算出钢球平抛的初速度大小为________(结果用x、y1、当地重力加速度g表示)。

答案(1)A(2)AB(3)13x g2y1解析(1)A球水平抛出，同时B球被释放，自由下落，多次实验，由两球撞击水平地面的声音判断出两球始终同时落地，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，而不能由此得出平抛运动的水平分运动的性质，故A正确。

5.3 实验：探究平抛运动的特点基础知识梳理一、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，物体只受作用的运动.2.平抛运动：初速度沿方向的抛体运动.3.平抛运动的特点：(1)初速度沿水平方向；(2)只受作用.二、实验：探究平抛运动的特点【实验思路】(1)基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点.(2)平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为方向的分运动和方向的分运动.【进行实验】方案一：频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或视频录制)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示)；(2)以抛出点为原点，建立直角坐标系；(3)通过频闪照片描出物体经过时间间隔所到达的位置；(4)测量出经过T,2T,3T，…时间内小球做平抛运动的位移和位移，并填入表格；(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点图2(1)如图2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做运动；同时B球被释放，做运动.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，发现两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为运动.步骤2：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末端水平，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为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.(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.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) 调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，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木板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，即各点之间的时间间隔，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相等，平抛运动水平方向为运动.2.注意事项：(1)实验中必须调整斜槽末端的(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)背板必须处于，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，应是小球出槽口时钢球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一直到达为宜.【参考答案】重力水平重力直线水平竖直平抛自由落体自由落体平行上下坐标 相等 位移 匀速直线 切线水平 竖直面内 同一位置 左上角 右下角考点一：平抛运动概念、性质、条件、特征【例1】2022年2月15日，北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛中，中国选手苏翊鸣夺得冠军。

实验：探究平抛运动的特点【学习目标】1．知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。

2．知道抛体运动只受重力作用3．探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。

【学习重点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。

【学习难点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。

【新知探究】三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：（1）甲同学采用如图（1）所示的装置，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A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_____________________________________。

（2）乙同学采用如图（2）所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出。

实验可观察到的现象应是________________。

仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明______________________________________。

（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图（3）所示的“小球做平抛运动”的照片。

图中每个小方格的边长为10cm，则由图可求得拍摄时每____________s曝光一次，该小球平抛的初速度大小为____________m/s，经过b点时速度大小为____________m/s。

（g取10 m/s2）【解析】（1）在打击金属片时，金属片把A球沿水平方向弹出，做平抛运动，同时B球被松开，做自由落体运动，两小球同时落地，说明A球与B球在竖直方向的运动规律相同，即：说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。

（2）两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出，小铁球P做平抛运动，小铁球Q在水平方向做匀速直线运动，可以看到：P球落地时刚好和Q球相遇；当同时改变两小球滚下的高度时，仍能相碰，这说明：初速度相同时，平抛运动在水平方向的运动规律与匀速直线运动规律相同，即：说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。