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高中物理3 实验：探究平抛运动的特点教课课件ppt
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这是一份高中物理3 实验：探究平抛运动的特点教课课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，关键能力·合作探究，随堂演练·达标自测，匀速直线等内容，欢迎下载使用。
学习目标：(1)知道抛体运动和平抛运动，知道用运动分解的方法研究平抛运动．(2)知道平抛运动的条件及相应控制方法，会用获得位置的方法确定多个点，并会描绘平抛运动的轨迹．(3)会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运动水平和竖直分运动的特点．(4)通过探究平抛运动特点的实验，了解科学探究中获取及处理数据的方法．
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________的情况下，物体只受________的作用，这时的运动叫作抛体运动(prjectile mtin)．如果初速度是沿________的，这样的抛体运动就叫作平抛运动．2．特点(1)初速度不为0.(2)只受________作用．
3．性质：做抛体运动的物体，只受重力作用，加速度始终为重力加速度，所以抛体运动一定是________运动．4．分类(1)平抛运动：抛体运动的初速度v0沿________方向．(2)竖直上(下)抛运动：抛体运动的初速度v0方向________向上(下)．(3)斜抛运动：抛体运动的初速度v0方向________或斜向下．
二、实验思路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________作用，因此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．三、进行实验方案一：用频闪照相或者录制视频的方法，记录物体在不同时刻的位置．甲图是一个小球做平抛运动时的频闪照片．(1)根据图片猜想，水平方向是________直线运动，竖直方向是________运动．
(2)以左边第1个小球的________为原点建立坐标系来研究小球的水平________和竖直________．(如图乙所示)
(3)各球球心点的坐标记录在下面的表格中．(4)数据处理①水平方向：数据满足x1－x0＝x2－x1＝x3－x2＝…则说明小球在水平方向做匀速直线运动．②竖直方向：根据坐标计算每一段时间间隔内的位移，然后计算出相邻相等时间内的位移差，如果满足Δh＝gT2，则说明小球在竖直方向上的加速度为g.如果0点是平抛运动轨迹的第1个点，则竖直方向初速度为0，小球在竖直方向做自由落体运动．
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，再设法分析另一个方向的运动规律．步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
注意事项(1)为了保证实验精度，必须保证背板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面．(2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．(3)坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在背板上的投影点． 误差分析(1)安装斜槽时，其末端不水平．(2)钢球做平抛运动时受空气阻力影响．(3)钢球每次滚下的初位置不相同．(4)建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点．
探究点一 探究平抛运动的特点【典例示范】角度1 用频闪照相法探究平抛运动的特点【例1】 用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示．拍摄时，光源的频闪频率为10 Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格为相同的正方形，重力加速度g取10 m/s2，不计阻力．根据照片显示的信息，下列说法中正确的是( )A．只能确定b球的运动是自由落体运动B．不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动C．只能确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动D．可以确定a球的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成
【解析】 因为相邻两照片间的时间间隔相等，水平位移相等，知a球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上的运动规律与b球运动规律相同，知a球在竖直方向上做自由落体运动．故D正确．
角度2 探究平抛运动水平和竖直分运动的特点【例2】 为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落，关于该实验，下列说法中正确的是( )A．A球先落地B．在空中运动时两球的加速度相同C．落地时B球的速度比A球大D．增加装置的高度，B球先落地
【解析】 A错，B对：根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，两球均只受重力，加速度均为重力加速度g，A做平抛运动，B做自由落体运动，两球将同时落地．C错：由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，两者落地时有相同的竖直分速度，但A球还有水平分速度，故落地时A球的速度比B球大．D错：增加装置的高度，两球还是由相同高度同时平抛和自由落体，在空中的运动时间相同，只是变长，则两球依然同时落地．
【例3】 某同学用如图甲、乙所示装置研究平抛运动的特点．(1)如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，P球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时Q球被释放，做自由落体运动．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．发现两个小球总是同时落地，该现象说明____________________________________.
平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动
【解析】 沿水平方向弹出的小球和自由下落的小球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
(2)在图乙所示的实验装置中，钢球从斜槽M上释放，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，钢球飞出后落在挡板上．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，多次实验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置．最后用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球平抛运动的轨迹．图丙所示即为得到的一条轨迹，取抛出点为坐标原点O建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1；x2、y2；x3、y3.①本实验在操作过程中应注意的事项有_______________________________________．(至少写出两条)
斜槽轨道末端水平、小球从同一位置由静止释放
【解析】为了能画出平抛运动轨迹，首先要保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，同时要让小球每次都从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点．
②根据图甲实验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足_________________，若水平方向上满足__________，说明_______________________________________．
y1∶y2∶y3＝1∶3∶5
平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动
【解析】根据图甲的结论可知，平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据连续相等时间内，位移之比为1∶3∶5∶…，可知取A、B、C三个点时，在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3＝1∶3∶5，若水平方向上满足x1＝x2＝x3，则说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动．
练1 用如图所示装置研究平抛运动．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点飞出，落在水平挡板MN上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．(1)下列实验条件必须满足的有________．A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末端水平C．挡板高度等间距变化D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
解析：实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，因此选项A错误，选项B、D正确；挡板高度可以不等间距变化，故选项C错误．
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行．(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________．A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
解析：(2)因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，故将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y轴时需要y轴与重垂线平行．(3)将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔笔尖与笔尾受力不同，铅笔将不能保持始终垂直于竖直的白纸板运动，而发生倾斜，所以不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C错误．故选A、B.
探究点二 创新型实验【典例示范】【例4】 某同学设计了一个研究平抛运动的实验．实验装置示意图如图所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P′0、P1P′1……)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹．
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨________、A板________、插槽垂直于斜轨并在斜轨末端正下方．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的____________．(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在____________________．
水平方向实际运动的距离
【解析】 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，保持A板水平是为了使痕迹的高度差是小球实际位移差，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同；(2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，由于插槽间距为d，每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了保持小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同且等于小球相邻两次打点间的水平位移，即为获取相等的时间并在y轴上形成位移差．
练2 如图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平，在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同的小铁球A、B，断开开关，两个小铁球同时开始运动．离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则B球进入水平轨道后将做________运动；改变A轨道的高度， 多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是____________________________________.
平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动
解析：让两小铁球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小铁球同时滚离轨道并具有相同的速度．小铁球A做平抛运动，小铁球B进入水平轨道后将做匀速直线运动，两小铁球相遇则说明小铁球A平抛运动水平方向的运动是匀速直线运动．当同时改变两小铁球滚下的高度时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动．
练3 用如图甲所示的装置研究平抛运动，在水平桌面上放置一个斜面，每次都让小钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动打在竖直墙壁上，把白纸和复写纸贴在墙上，就可以记录小钢球的落点．改变桌子边缘和墙的距离，就可以得到多组数据．已知四次实验中桌子右边缘离墙的水平距离分别为10 cm、20 cm、30 cm、40 cm，在白纸上记录的对应落点分别为A、B、C、D，如图乙所示．则B、C、D三点到A点的距离之比为( )A．4∶9∶16 B．3∶8∶15C．3∶5∶7 D．1∶3∶5
解析：每次都让小钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动，将其运动分解成水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动，由于四次实验中桌子右边缘离墙的水平距离分别为10 cm、20 cm、30 cm、40 cm，设抛出点在墙上的投影位置为O，那么O、A、B、C、D之间对应的时间间隔相等且相邻，由自由落体运动规律可知，O、A、B、C、D相邻各点之间的距离之比为1∶3∶5∶7，那么B、C、D三点到A点的距离之比为3∶8∶15，故A、C、D错误，B正确．
1.(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．A．游标卡尺 B．秒表C．弹簧测力计 D．天平E．坐标纸 F．重垂线
解析：在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，还需要重垂线，确保木板竖直放置；另外还需坐标纸，用于记录小球的位置，故E、F正确，A、B、C、D错误．
(2)实验中，下列说法正确的是________．A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B．要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些C．斜槽轨道末端可以不水平D．斜槽轨道必须光滑E．为了比较准确地找出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来．
解析：让小球总是从同一位置自由释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，然后将这几个点平滑连接起来，误差较大的点应舍去，而不是把所有的点连接起来，故A正确，E错误；要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些，故B正确；为了能画出小球平抛运动的轨迹，要保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，故C、D错误．
(3)甲、乙、丙、丁四位同学在做这个实验时，建立的坐标系分别如图A、B、C、D所示，这四位同学中坐标原点选择正确的是________(填图序号)．
解析：建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时，球心在竖直面上的投影作为坐标原点，故C正确，A、B、D错误．
2．某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动．某同学每次都将小球从斜槽的同一位置由静止释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．该同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平挡板依次放在图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，则下面分析正确的是________(填选项前的字母)．A．x2－x1＝x3－x2B．x2－x1x3－x2D．无法判断(x2－x1)与(x3－x2)的大小关系
解析：1与2的间距等于2与3的间距，在竖直方向上做自由落体运动，可知1到2的时间大于2到3的时间，根据水平方向上做匀速直线运动，可知x2－x1>x3－x2，故选项C正确．
3．在用如图甲所示装置“探究平抛运动的特点”的实验中，利用斜槽和贴着带有方格白纸的竖直板描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A．让小球多次从________位置上由静止滚下，在印有小方格的纸上记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如图乙中a、b、c、d所示．B．安装好器材，注意使斜槽末端________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线．C．取下白纸，以O为原点， 以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动的轨迹．
解析：在研究平抛运动的实验中，为保证小球做平抛运动，斜槽末端要水平，为保证每次运动轨迹相同，小球要从同一位置由静止释放．
(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．(2)上述实验步骤的合理顺序是________．
解析：实验顺序应是：安装器材、让小球多次从同一位置无初速度滚下、记录位置，故正确的顺序应该是BAC.
4．在“研究平抛运动”的实验中，采用图甲所示的实验装置，其简图如图乙所示，水平抛出的小球落入接球槽中，通过复写纸在白纸上留下点迹．(1)下列说法正确的是________(多选)．A．小球运动时可以与竖直板相接触B．固定斜槽时，必须保证斜槽末端切线水平C．在研究一条运动轨迹时，小球每次都要从同一位置由静止开始释放D．为了准确地描出小球运动的轨迹，必须把所有的点连接起来
解析：若小球运动中与竖直挡板接触，会增加摩擦力，从而导致小球所做运动不是平抛运动，故A错误；为了使小球离开斜槽末端时速度水平从而能平抛，则斜槽末端切线水平，故B正确；为了描绘同一个平抛运动的轨迹，必须使小球多次从斜槽末端飞出的初速度大小相同，则要从同一位置由静止开始释放小球，故C正确；准确地描出小球运动的轨迹时用平滑的曲线把大多数点连接起来，舍去误差大的点，故D错误．
(2)实验中小球碰到接球槽会在复写纸下面的白纸上留下相近的两个点(如图丙所示)，应该取________(填“左边”或“右边”)的点进行测量．(3)图丁是实验中小球从斜槽上不同位置下落获得的两条轨迹，图线①所对应的平抛运动的初速度________(填“较小”或“较大”)，图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置________(填“较低”或“较高”)．
解析：接球槽上的两个点迹，左边是平抛的落点，右边的点是小球反弹后留下的点，故应该取左侧的点测量更准确．
解析：两条平抛的轨迹，取相同的竖直高度，则平抛的时间相同，由x＝v0t可知，图线①的水平位移长，其初速度较大，需要从较高的位置滚下获得较大初速度，则图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置较低．
学习目标：(1)知道抛体运动和平抛运动，知道用运动分解的方法研究平抛运动．(2)知道平抛运动的条件及相应控制方法，会用获得位置的方法确定多个点，并会描绘平抛运动的轨迹．(3)会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运动水平和竖直分运动的特点．(4)通过探究平抛运动特点的实验，了解科学探究中获取及处理数据的方法．
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________的情况下，物体只受________的作用，这时的运动叫作抛体运动(prjectile mtin)．如果初速度是沿________的，这样的抛体运动就叫作平抛运动．2．特点(1)初速度不为0.(2)只受________作用．
3．性质：做抛体运动的物体，只受重力作用，加速度始终为重力加速度，所以抛体运动一定是________运动．4．分类(1)平抛运动：抛体运动的初速度v0沿________方向．(2)竖直上(下)抛运动：抛体运动的初速度v0方向________向上(下)．(3)斜抛运动：抛体运动的初速度v0方向________或斜向下．
二、实验思路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________作用，因此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．三、进行实验方案一：用频闪照相或者录制视频的方法，记录物体在不同时刻的位置．甲图是一个小球做平抛运动时的频闪照片．(1)根据图片猜想，水平方向是________直线运动，竖直方向是________运动．
(2)以左边第1个小球的________为原点建立坐标系来研究小球的水平________和竖直________．(如图乙所示)
(3)各球球心点的坐标记录在下面的表格中．(4)数据处理①水平方向：数据满足x1－x0＝x2－x1＝x3－x2＝…则说明小球在水平方向做匀速直线运动．②竖直方向：根据坐标计算每一段时间间隔内的位移，然后计算出相邻相等时间内的位移差，如果满足Δh＝gT2，则说明小球在竖直方向上的加速度为g.如果0点是平抛运动轨迹的第1个点，则竖直方向初速度为0，小球在竖直方向做自由落体运动．
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，再设法分析另一个方向的运动规律．步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
注意事项(1)为了保证实验精度，必须保证背板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面．(2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．(3)坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在背板上的投影点． 误差分析(1)安装斜槽时，其末端不水平．(2)钢球做平抛运动时受空气阻力影响．(3)钢球每次滚下的初位置不相同．(4)建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点．
探究点一 探究平抛运动的特点【典例示范】角度1 用频闪照相法探究平抛运动的特点【例1】 用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示．拍摄时，光源的频闪频率为10 Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格为相同的正方形，重力加速度g取10 m/s2，不计阻力．根据照片显示的信息，下列说法中正确的是( )A．只能确定b球的运动是自由落体运动B．不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动C．只能确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动D．可以确定a球的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成
【解析】 因为相邻两照片间的时间间隔相等，水平位移相等，知a球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上的运动规律与b球运动规律相同，知a球在竖直方向上做自由落体运动．故D正确．
角度2 探究平抛运动水平和竖直分运动的特点【例2】 为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落，关于该实验，下列说法中正确的是( )A．A球先落地B．在空中运动时两球的加速度相同C．落地时B球的速度比A球大D．增加装置的高度，B球先落地
【解析】 A错，B对：根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，两球均只受重力，加速度均为重力加速度g，A做平抛运动，B做自由落体运动，两球将同时落地．C错：由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，两者落地时有相同的竖直分速度，但A球还有水平分速度，故落地时A球的速度比B球大．D错：增加装置的高度，两球还是由相同高度同时平抛和自由落体，在空中的运动时间相同，只是变长，则两球依然同时落地．
【例3】 某同学用如图甲、乙所示装置研究平抛运动的特点．(1)如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，P球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时Q球被释放，做自由落体运动．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．发现两个小球总是同时落地，该现象说明____________________________________.
平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动
【解析】 沿水平方向弹出的小球和自由下落的小球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
(2)在图乙所示的实验装置中，钢球从斜槽M上释放，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，钢球飞出后落在挡板上．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，多次实验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置．最后用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球平抛运动的轨迹．图丙所示即为得到的一条轨迹，取抛出点为坐标原点O建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1；x2、y2；x3、y3.①本实验在操作过程中应注意的事项有_______________________________________．(至少写出两条)
斜槽轨道末端水平、小球从同一位置由静止释放
【解析】为了能画出平抛运动轨迹，首先要保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，同时要让小球每次都从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点．
②根据图甲实验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足_________________，若水平方向上满足__________，说明_______________________________________．
y1∶y2∶y3＝1∶3∶5
平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动
【解析】根据图甲的结论可知，平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据连续相等时间内，位移之比为1∶3∶5∶…，可知取A、B、C三个点时，在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3＝1∶3∶5，若水平方向上满足x1＝x2＝x3，则说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动．
练1 用如图所示装置研究平抛运动．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点飞出，落在水平挡板MN上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．(1)下列实验条件必须满足的有________．A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末端水平C．挡板高度等间距变化D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
解析：实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，因此选项A错误，选项B、D正确；挡板高度可以不等间距变化，故选项C错误．
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行．(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________．A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
解析：(2)因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，故将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y轴时需要y轴与重垂线平行．(3)将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔笔尖与笔尾受力不同，铅笔将不能保持始终垂直于竖直的白纸板运动，而发生倾斜，所以不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C错误．故选A、B.
探究点二 创新型实验【典例示范】【例4】 某同学设计了一个研究平抛运动的实验．实验装置示意图如图所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P′0、P1P′1……)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹．
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨________、A板________、插槽垂直于斜轨并在斜轨末端正下方．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的____________．(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在____________________．
水平方向实际运动的距离
【解析】 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，保持A板水平是为了使痕迹的高度差是小球实际位移差，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同；(2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，由于插槽间距为d，每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了保持小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同且等于小球相邻两次打点间的水平位移，即为获取相等的时间并在y轴上形成位移差．
练2 如图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平，在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同的小铁球A、B，断开开关，两个小铁球同时开始运动．离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则B球进入水平轨道后将做________运动；改变A轨道的高度， 多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是____________________________________.
平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动
解析：让两小铁球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小铁球同时滚离轨道并具有相同的速度．小铁球A做平抛运动，小铁球B进入水平轨道后将做匀速直线运动，两小铁球相遇则说明小铁球A平抛运动水平方向的运动是匀速直线运动．当同时改变两小铁球滚下的高度时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动．
练3 用如图甲所示的装置研究平抛运动，在水平桌面上放置一个斜面，每次都让小钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动打在竖直墙壁上，把白纸和复写纸贴在墙上，就可以记录小钢球的落点．改变桌子边缘和墙的距离，就可以得到多组数据．已知四次实验中桌子右边缘离墙的水平距离分别为10 cm、20 cm、30 cm、40 cm，在白纸上记录的对应落点分别为A、B、C、D，如图乙所示．则B、C、D三点到A点的距离之比为( )A．4∶9∶16 B．3∶8∶15C．3∶5∶7 D．1∶3∶5
解析：每次都让小钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动，将其运动分解成水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动，由于四次实验中桌子右边缘离墙的水平距离分别为10 cm、20 cm、30 cm、40 cm，设抛出点在墙上的投影位置为O，那么O、A、B、C、D之间对应的时间间隔相等且相邻，由自由落体运动规律可知，O、A、B、C、D相邻各点之间的距离之比为1∶3∶5∶7，那么B、C、D三点到A点的距离之比为3∶8∶15，故A、C、D错误，B正确．
1.(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．A．游标卡尺 B．秒表C．弹簧测力计 D．天平E．坐标纸 F．重垂线
解析：在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，还需要重垂线，确保木板竖直放置；另外还需坐标纸，用于记录小球的位置，故E、F正确，A、B、C、D错误．
(2)实验中，下列说法正确的是________．A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B．要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些C．斜槽轨道末端可以不水平D．斜槽轨道必须光滑E．为了比较准确地找出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来．
解析：让小球总是从同一位置自由释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，然后将这几个点平滑连接起来，误差较大的点应舍去，而不是把所有的点连接起来，故A正确，E错误；要使描出的轨迹更好地反映小球的真实运动，记录的点应适当多一些，故B正确；为了能画出小球平抛运动的轨迹，要保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，故C、D错误．
(3)甲、乙、丙、丁四位同学在做这个实验时，建立的坐标系分别如图A、B、C、D所示，这四位同学中坐标原点选择正确的是________(填图序号)．
解析：建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时，球心在竖直面上的投影作为坐标原点，故C正确，A、B、D错误．
2．某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动．某同学每次都将小球从斜槽的同一位置由静止释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．该同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平挡板依次放在图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，则下面分析正确的是________(填选项前的字母)．A．x2－x1＝x3－x2B．x2－x1
解析：1与2的间距等于2与3的间距，在竖直方向上做自由落体运动，可知1到2的时间大于2到3的时间，根据水平方向上做匀速直线运动，可知x2－x1>x3－x2，故选项C正确．
3．在用如图甲所示装置“探究平抛运动的特点”的实验中，利用斜槽和贴着带有方格白纸的竖直板描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A．让小球多次从________位置上由静止滚下，在印有小方格的纸上记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如图乙中a、b、c、d所示．B．安装好器材，注意使斜槽末端________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线．C．取下白纸，以O为原点， 以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动的轨迹．
解析：在研究平抛运动的实验中，为保证小球做平抛运动，斜槽末端要水平，为保证每次运动轨迹相同，小球要从同一位置由静止释放．
(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．(2)上述实验步骤的合理顺序是________．
解析：实验顺序应是：安装器材、让小球多次从同一位置无初速度滚下、记录位置，故正确的顺序应该是BAC.
4．在“研究平抛运动”的实验中，采用图甲所示的实验装置，其简图如图乙所示，水平抛出的小球落入接球槽中，通过复写纸在白纸上留下点迹．(1)下列说法正确的是________(多选)．A．小球运动时可以与竖直板相接触B．固定斜槽时，必须保证斜槽末端切线水平C．在研究一条运动轨迹时，小球每次都要从同一位置由静止开始释放D．为了准确地描出小球运动的轨迹，必须把所有的点连接起来
解析：若小球运动中与竖直挡板接触，会增加摩擦力，从而导致小球所做运动不是平抛运动，故A错误；为了使小球离开斜槽末端时速度水平从而能平抛，则斜槽末端切线水平，故B正确；为了描绘同一个平抛运动的轨迹，必须使小球多次从斜槽末端飞出的初速度大小相同，则要从同一位置由静止开始释放小球，故C正确；准确地描出小球运动的轨迹时用平滑的曲线把大多数点连接起来，舍去误差大的点，故D错误．
(2)实验中小球碰到接球槽会在复写纸下面的白纸上留下相近的两个点(如图丙所示)，应该取________(填“左边”或“右边”)的点进行测量．(3)图丁是实验中小球从斜槽上不同位置下落获得的两条轨迹，图线①所对应的平抛运动的初速度________(填“较小”或“较大”)，图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置________(填“较低”或“较高”)．
解析：接球槽上的两个点迹，左边是平抛的落点，右边的点是小球反弹后留下的点，故应该取左侧的点测量更准确．
解析：两条平抛的轨迹，取相同的竖直高度，则平抛的时间相同，由x＝v0t可知，图线①的水平位移长，其初速度较大，需要从较高的位置滚下获得较大初速度，则图线②所对应的小球在斜槽上释放的位置较低．
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