用试验展示平抛运动

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平抛运动是高中物理力学碰到的第一个曲线运动，由于该运动的研究方法显示了解决曲线运动的一般方法，因此它是一个最基本、最重要、最典型的曲线运动，在力学知识综合和力电知识综合型的题目中占据着较重要的地位，可以说学会解决平抛运动就会解决曲线运动。本文主要从实验的角度来分析、展示平抛运动，以便学生能更好地理解平抛运动与分运动之间的关系和规律。

一、 描绘平抛运动的轨迹

准备如图1所示的实验器材，让小球从斜槽上滚下，在斜槽末端竖直放上木板，把坐标纸固定在木板上，把铅笔的笔尖放在小球可能经过的位置，小球与笔尖碰撞，就在坐标纸上找到第一个点，用同样的方法找到其他的轨迹上的点，用平滑的曲线把点连接起来，就得到平抛运动的轨迹。

建立如图2的直角坐标，在曲线上找任意两点A（x，y），B（x，y），用刻度尺测出x、x、y、y满足==k

其中k为一定值，说明平抛运动的轨迹是抛物线。该运动轨迹一旦画出来，就可运用该轨迹来研究平抛运动水平方向的运动和竖直方向的运动。在轨迹上找点，如A、B、C三个点的时间间隔相等，分别测量水平位移x、x、x和竖直位移y、y、y，分别满足水平方向匀速运动x=vt，x=vt=2x，x=vt=3x的规律，以及竖直方向自由落体运动y=gt ，y=g（2t）=4y， y=g（3t）=9y的规律，从而来理解平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动。

二、 研究平抛运动的两个分运动

1. 研究平抛运动水平方向的运动

利用如图3所示的试验装置来研究平抛运动水平方向的运动。两小球同时从倾角相同的轨道上滚下，到达轨道末端，该两小球水平方向初速度相同，一个小球在光滑桌面上做匀速直线运动，另一个小球做平抛运动，可以看到两小球在水平桌面上相撞。两小球从轨道末端开始，在水平方向上，初速度相同、水平位移相同、运动时间相同，说明两小球水平方向的运动相同，即平抛运动水平方向的运动是匀速直线运动。

2. 研究平抛运动竖直方向的运动

利用如图4所示的试验装置来研究平抛运动竖直方向的运动，两小球同时出发，同时落地，在竖直方向上，位移相同，运动的时间相同，任何时刻这两个小球都处于同一高度，说明两小球在竖直方向的运动情况相同，即都为自由落体运动。

从以上两个实验证明，平抛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运动。

三、研究分运动与合运动的等时性

在上述的两个实验中，如图3，水平方向运动（分运动）与平抛运动（合运动）；如图4，竖直方向运动（分运动）与平抛运动（合运动），分运动与合运动都是同时开始同时结束，运动时间相等，即分运动与合运动具有等时性。

四、 理解分运动之间的独立性

如图4，在不改变竖直高度的情况下，改变小球A的初速度，小球A在水平方向的位移改变，即已经改变了小球A水平方向的运动，而小球的飞行时间不变，小球的飞行时间由竖直方向的运动决定，平抛运动水平方向的分运动改变的同时，竖直方向的分运动不受影响，即分运动之间相互独立，具有独立性。

在高中物理学习中，学生刚接触到运动的合成与分解部分，就碰到一些很抽象难懂的知识，如平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动、分运动与合运动的等时性、分运动之间的独立性等。教师应利用实验直观易懂的特点，将抽象难懂的知识变得直观和清晰易懂。

物理是实验性的科目，用实验来展示物理现象，揭示物理原理和规律，能够让物理现象明显直观，物理规律变得清晰易懂。教师应该不断加强自己的实验水平和实验能力，尽可能准确地做实验和用实验，让物理真正成为一门实验性的学科。

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