高中物理研究平抛运动的规律知识探讨 沪科版 必修2.doc

用心爱心专心

研究平抛运动的规律-知识探讨
合作与讨论
1.如图所示，在水平桌面上用硬皮本做成一个斜面，使一个小球从斜面上的某一位置滚下，小球在空中将做平抛运动.

(1)观察小球的运动轨迹和速度方向.
(2)分析小球的受力情况，得出物体做平抛运动的条件.
(3)找一把直尺，就能测出小球下落瞬间的初速度.试写出实验步骤和需要测量的物理量.
2.如图所示，是验证平抛运动的分运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的试验装置——平抛仪.在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于发射小铁球.从轨道A发射的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.此外，板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动，但每次移动后，均能保证电磁铁C、D分别离轨道A、B出口水平线的高度相等.在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源的通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A射出的小铁球的中心在同一水平线上.

(1)该实验装置是如何验证平抛运动的两个分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？
(2)该实验反映了平抛运动的分解规律，在解决平抛运动时可以根据需要沿别的方向分解吗？
3.如果一个平抛运动的抛出点未知，仅描绘了平抛运动途中的一段轨迹，如图所示，A点不是平抛运动的抛出点.

(1)解决这个平抛运动是否也可以分解为水平方向和竖直方向？
(2)如果分解为水平方向和竖直方向，那么在水平方向和竖直方向遵循怎样的规律？
(3)由平抛运动的这种处理思路，你是否可以解决一般的匀变速曲线运动？
我的思路:1.小球脱离水平桌面的瞬间，具有水平方向上的初速度.在受力上，小球只受到重力作用，因此，物体做平抛运动的条件就是具有水平初速度和竖直方向上只受到重力作用.小球做平抛运动的轨迹为抛物线，在某一时刻的速度方向为轨迹的切线方向.
平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，用直尺量出桌子的高度h和小球平抛的水平位移s，由h＝gt2和s＝vt就可以求出小球在脱离桌面瞬间的初速度v＝s.
2.该实验装置中的三个小球分别做的是平抛运动、自由落体运动和匀速直线运动，通过电磁铁同时释放小球，三个小球同时到达同一点.说明了平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，在竖直方向上是自由落体运动.实际上，平抛运动有时根据解决问题的需要，也可以分解到别的不同方向上，但这时的两个分运动就不是匀速直线运动和自由落体运动了.
3.平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动必须是从抛出点开始的.当不从抛出点开始时，如果要分解到水平和竖直方向上，此时水平方向上的运动不变，但竖直方向上因为有初速度，所以不是自由落体运动，而是初速度不为零的匀加速直线运动.
由此，可以得出一般的匀变速曲线运动的处理思路，即把这个曲线运动分解到两个方向上：一个是垂直恒定的合外力的方向，另一个是平行力的方向，这样只把速度分解到这两个方向上就可以了.如图所示，在平行力的方向上，以初速度vcosθ、加速度为F/m做匀加速直线运动，在垂直力的方向上，以vsinθ做匀速直线运动.

知识总结
1.平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动两个分运动的合成.在水平方向上的速度vx＝v0，位移x＝v0t.在竖直方向上的速度vy＝gt，位移
y＝gt2.所以平抛运动的合速度vt＝，合位移s＝，速度与水平方向的夹角β＝arctan，位移与水平方向上的夹角α＝arctan，两个夹角的关系tanβ＝2tanα.
其规律可以表示为如下表所示.
项目内容速度加速度位移图示水平方向vx＝v0ax＝0x＝v0t竖直方向vy＝gtay＝gy＝gt2平抛运动vt=
tanβ=a=g竖直向下s=
tanα=2.平抛运动除常规的按照水平和竖直方向来分解以外，还可以根据需要向其他的方向分解出其他不同的运动.由平抛运动的处理思路，也使我们明确了其他匀变速曲线运动的处理方法，即把力或者速度正交分解在力和垂直于力的方向上(或速度和垂直于速度的方向上)的不同的运动.
3.有一些运动从初速度和受力情况上看和平抛运动类似——类平抛运动，也可以用平抛运动的处理思路来解决.