专题01 实验【知识梳理】-2020-2021学年高一物理下学期期中专项复习（新教材人教版）

专题01  实验：探究平抛运动的特点

一、实验目的

1．用实验方法描出平抛运动的轨迹。

2．探究平抛运动竖直方向和水平方向分运动的特点。

二、实验原理

用频闪照相的方法或研究平抛运动的实验装置得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，根据各点坐标数据研究小球在水平方向和竖直方向的运动规律。

三、实验器材

1．频闪照相机、铅笔、刻度尺、三角板。

2．平抛实验装置、小钢球、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板。

四、实验步骤

(一)用频闪照相的方法获得小球平抛运动轨迹

1．安装斜槽轨道，使其末端保持水平。

2．将小球从斜槽上适当位置由静止释放，用频闪照相机记录下小球在不同时刻的位置，用平滑的曲线将小球各位置图像的中心连接起来就得到小球平抛运动的轨迹。

(二)探究平抛运动竖直分运动的特点

1.如图所示的实验装置，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，做自由落体运动，比较两球落地时间的先后。

2．改变小球距地面的高度和小锤击打的力度从而改变小球下落时间和A球平抛的初速度，比较两球落地时间的先后。

3．结论：两球总是同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。

(三)探究平抛运动水平分运动的特点

1．调整安装有斜槽的实验装置，使平板竖直，斜槽M的末端水平。

2．在白纸上记录下钢球平抛的起点O，作为坐标原点，记录下重锤线的方向。

3．让钢球在斜槽某高度由静止滚下，钢球平抛后，落在倾斜挡板N上后，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。

4．上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球经过的多个位置。

5．取下白纸，用平滑的曲线把各印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。

五、数据处理

(一)用频闪照相机记录的平抛运动轨迹

1.以左边第一个小球的中心为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系。

2．经过各小球的位置作x、y轴的垂线，测量相邻两照片上小球的水平位移大小可知，小球在水平方向上，相等时间内位移相等，可知小球做平抛运动时，在水平方向上的运动为匀速直线运动。

3．测量竖直方向上小球相等时间内的位移大小，可知小球在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动，由y＝at2可求竖直方向运动的加速度a≈g，即小球在竖直方向上做自由落体运动。

(二)用平抛运动的实验装置得到平抛运动轨迹

1．过记录的平抛起点作平行于重锤线方向的直线作为y轴，过平抛起点作y轴的垂线作为x轴，建立坐标系。

2.因沿y轴方向小球做自由落体运动。在平抛运动轨迹的竖直坐标轴y轴上，从原点O开始向下取一个坐标值为h的点，再找到坐标值为4h、9h、…的点，则在y轴上，相邻两点的时间间隔是相等的。

3．过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C、…点，则这些点就是每经过相等时间物体所到达的位置。

4．测量O点到A、B、C、…各点的水平距离，如果在误差允许的范围内，OA′＝L，OB′＝2L，OC′＝3L，…，则说明小球沿水平方向上做匀速直线运动。

六、误差分析

1．斜槽末端没有调整至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。

2．小球平抛的起点记录有误。

3．小球运动轨迹连接不准确。

4．间隔测量不准确。

七、注意事项

1．斜槽调整：实验中必须调整斜槽末端的切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若没有明显的运动倾向，斜槽末端的切线就水平了。

2．平板固定：平板必须处于竖直平面内，固定时要用重锤线检查平板是否竖直。

3．小球释放

(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。

(2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由白纸的左上角一直到达右下角为宜。

4．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木板上的投影点。