教案实验：研究平抛物体的运动 人教版
1．基本测量工具和测量数据 （1）基本测量工具及其使用
本实验仅需用毫米刻度尺测小球水平位移x和竖直位移y。 （2）测量数据的有效数字
因为实验中取用的g值通常有3位有效数字，测量长度若以米为单位，有效数字的末位应在毫米位，即有4位有效数字。
2．实验条例与点拨 [实验目的]
（1）学习描绘曲线运动轨迹的方法
（2）测定平抛小球的初速度，巩固对平抛运动性质的认识 [实验器材]
①J2135-1型碰撞实验器（斜槽轨道）②金属小球③白纸④有孔卡片⑤平木板⑥铅笔⑦图钉4枚⑧刻度尺⑨竖直固定木板的支架⑩小铅锤
点拨：小铅锤仅用作校准平木板是否竖直和在木板上作竖直线，不同于碰撞实验中的作用。
[实验原理]
运用平抛运动的规律：水平方向x=v0t，竖直方向y=gt2/2，两个分运动合成可得轨迹方程y=gx2/2v02；可得初速v0=x
g。 2y
[实验步骤]
（1）用图钉把白纸钉在竖直的木板上，如图1。 点拨：如果木板不铅直将影响球的飞行，可能相撞或摩擦，因此要用铅锤线校准。
（2）在紧靠木板的左上角固定斜槽。
点拨：固定斜槽时要使其末端切线水平，确保小球飞
图
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出作平抛运动，可将小球置于平轨部分，若球随遇平衡即可。
（3）确定小球飞出时的初始位置即坐标原点O，并过O用铅锤线描出y轴竖直方向。 点拨：坐标原点（即小球做平抛运动的起点）是球在槽口时其球心在竖直纸板上的水平投影点O，如图2所示，即O点在水平槽口端点正上方r处。
（4）把事先做好的带孔的卡片用手按在竖直木板上，调节卡片位置，使槽上滚下的小球正好从卡片孔穿过，用铅笔记下小球穿过孔时的位置，如图1所示。
点拨：小球每次应在相同的适当高度从斜槽上滚下，在斜轨上释放小球不宜用手指，而要用斜槽上的球夹或挡板（如尺子），这样做重复性好，能确保每次的初速相同。
（5）取下白纸，以O点为原点再画一条水平向右的x轴，（与v
图2
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方向相同）
（6）根据记下的小球穿过孔的一系列点的位置，画出平滑曲线即为小球做平抛运动的轨迹。
（7）在曲线上（轨迹上）选取距O点远些的点测出它们的坐标（x，y），填入表中来计算球的初速度，最后取平均值。
点拨：计算初速度不取用由卡片描的点，而重新在画出的x轴上由O起取出几个等距离的点，再由轨迹曲线测量出各点所对应的下降高度，看这些高度的比值是否近似等于1：4：9：……这样做，一是验证了平抛运动的性质，二是减少计算的麻烦和减小结果的误差。
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点拨（1）：小球从同一高度滑下而算出的初速度不同，引起误差的原因可能是： ①重做实验时竖直木板位置发生改变，使描出原点O发生变化。 ②重做次数太少，描绘的点子太稀，轨迹不平滑，使所选坐标点发生偏差。
③卡片的孔太大，每次描点坐标发生偏差。 ④用直尺测x，y有误差。
⑤槽口末端未保持水平，使算出v0偏小。
实验中易混的是：y-x轨迹图象与竖直方向的位移时间图象y-t，如图3所示。
易错的是：小球抛出的初始位置即y-x坐标系的原点O的定位。 易忘的是：小球每次在相同的高度滚下，板子不能移动，忘记初始位置。 图3
点拨（2）：某同学做研究平抛物体的运动实验，只用铅笔准确地描出小球经过空间三点A、B、C的位置，但忘记初始位置O，如图4，他取下图纸先过A作平行纸边缘的x轴，再过A作y轴垂直，测出图中几个数据，则根据图中数据仍可求出小球的初速度和小球初始位置（g取10米/秒2）
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图4
根据Δy=gT2求出时间间隔T=0.1秒 根据Δx=v0T求出v0=1米/秒
根据（vAy+vBy）/2，T=0.15和vBy-vAy=gT得vAy=1米/秒
根据y=vAy2/（2g）得x0=v0T=0.1米，即v0=1米/秒 O点（-0.1米，-0.05米）。 [实验结论]
平抛实验中小球作平抛运动轨迹是抛物线，其平抛初速度 3．巩固练习
（1）在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？[ ] A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽水平轨道必须水平 C．每次要平衡摩擦力
D．小球每次应从斜槽同一高度释放
（2）火车车厢在水平长直轨道上以速度v作匀速直线运动，车上有人相对车厢以u的速度向与列车相反的方向水平抛出一个小球。
已知v>u，则：①地面上的观察者看到小球的运动轨迹应是图5中哪一个？②车上的观察者看到小球的运动轨迹应是图5中哪一个？[ ]
（3）水平匀速飞行的飞机上自由下落的物体，则①地面上的观察者摄影，应是图5中的哪一个？②飞机上的观察者摄影应是图5中的哪一个？ 图
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（4）图6为平抛小球闪光照片，闪光频率为每秒20次，则由照片求出球的初速度为[ ]
A．0.33m/s B．1.00m/s C．1.50m/s D．0.38m/s
（5）图7是一个用硬纸做成的大圆筒，把它安装在转速为n的玩具电机的轴上，然
图
6 后把枪口垂直轴线对准圆筒射击弹丸，发现圆筒上留下两个弹洞，一位同学测出两弹洞所
夹的圆心角ψ和筒直径D，另一个同学测出两个弹洞间的弧长l，则他们两人所求弹丸的速度v0各为多少？（设ψ
图7
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