平抛运动特点的探究过程

平抛运动特点的探究过程

平抛运动是高中物理的重要知识点，其特点是物体在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。为了帮助学生更好地理解平抛运动的特点，本文将详细介绍平抛运动特点的探究过程，包括探究平抛运动竖直分运动的特点、探究平抛运动水平分运动的特点、注意事项、误差分析等部分。

步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点

实验器材

小锤，2个金属小球，平抛运动仪，频闪照相机。

图1：实验器材示意图

①弹性金属片　②小球A　③平抛运动仪　④小球B

⑤小锤

实验过程

(1)用小锤敲击弹性金属片，小球A沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被释放，做自由落体运动，观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。

(2)改变敲击弹性金属片的力度，从而改变A球的水平初速度。判断并观察比较两球落地的时间和运动轨迹。

(3)观察结果：可以观察到两个小球同时落地。改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，两个小球仍同时落地。

(4)实验结论：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。

实验也可以通过听两个小球落地声音来判断两个小球是否同时落地，若两个小球落地时只有一个声音，表明两个小球同时落地。

步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点

实验器材

图2：平抛运动实验器示意图

平抛运动实验器，小钢球，刻度尺，白纸，复写纸，2块三角板，铅笔。

实验过程

(1)按照如图所示安装实验装置。

(2)将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。

(3)调节斜槽M末端水平。

(4)让钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。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。

(5)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。

(6)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。

(7)根据轨迹确定水平分运动的规律。

①根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分运动的自由落体运动规律，取“相等的时间间隔”。

根据自由落体运动的位移公式h＝2gt2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1:3:5:…:(2n＋1)，那么我们就可以从坐标系的纵轴上选取长度分别为h,3h,5h的相邻线段，即选取纵坐标分别为h,4h,9h的三个点，如图所示。

②在平抛的轨迹上找出水平分运动在相邻相等的时间间隔里所到达的位置，例如O、A、B、C等点，就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移。

③相等时间内水平方向的位移在实验误差允许的范围内相等，进而确定水平分运动的规律是匀速直线运动。

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落下。

(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。