师：同学们好，今天我们一起来学习高中物理必修2第五章第三节内容——实验研究平抛运动。首先，来看几幅动感图片：水平击出的排球、水平划出的运动员、水平投出的炸弹、水平喷出的水流。请同学们思考，这些物体和运动员在受力和运动性质上有什么相同点？在不计空气阻力的情况下，它们都只受重力，且具有水平初速度，轨迹为曲线，做平抛运动。那么，做平抛运动的物体，其运动轨迹有什么特点呢？接下来，我们从理论和实验两方面进行探究。
先看理论分析。对于平抛运动，我们采用沿水平方向和竖直方向分解的方法。水平方向具有初速度且不受力，做匀速直线运动，根据运动规律可得(x = v_0×t)。竖直方向初速度为0且只受重力，做自由落体运动，运动学规律为(y = \frac{1}{2}gt^2) 。将两式联立，消去时间(t)，可得到轨迹方程(y = \frac{g}{2v_0^2}×x^2) 。由于(g)和(v_0)为定值，该方程形式为二次函数，所以轨迹是一条抛物线。下面通过动画模拟展示。
从动画中能直观看到，从斜槽末端水平抛出的小球，在只受重力的情况下，轨迹形状为抛物线。既然从理论上证明了平抛运动的轨迹为抛物线，那能否从实验角度准确描绘平抛运动轨迹并进行验证呢？实验方案又该如何设计？我们可通过分析以下三个问题展开实验方案设计与验证。
问题一：描绘平抛运动轨迹。
问题二：判断平抛运动轨迹是不是抛物线。
问题三：根据实验所得数据计算平抛运动物体的初速度。
先看问题一，如何描绘平抛运动轨迹？探究思路是：首先创造条件得到一个平抛运动；然后在平抛运动轨迹上找到一些点并记录下来；最后利用记录的点描绘出平抛运动轨迹。得到平抛运动轨迹的方法有多种，有一种方案是这样的：倒置的饮料瓶内装水，瓶塞插两根两端开口的细管，其中一根完整。它的工作原理类似输液装置，导气管的作用是保证在(a)端露出液面前一段时间内，从导流管出水口流出水流的速度恒定。打开阀门，能观察到形成稳定的水柱，该水柱显示了平抛运动轨迹，把透明胶片放到合适位置，就能描绘出水流做平抛运动的轨迹。
下面结合实验室常用的平抛运动实验器来研究平抛运动的轨迹。详细讲解该方案实验用到的器材：有斜槽、小球、铁架台、木板、白纸（白纸上事先画上方格纸）、重垂线、图钉、刻度尺、三角板、铅笔，还有带孔的卡片。带孔卡片实物可对折成直角，方便操作。
接着看实验步骤：
一、安装调整斜槽。要使小球沿斜槽末端做平抛运动，小球离开斜槽末端的速度必须水平，所以要保证斜槽末端的切线是水平的。调整斜槽末端切线水平的方法有多种，通常用平法，即将小球放在斜槽末端平直部分，调整斜槽，如果小球在平直轨道水平部分任意位置静止，表明斜槽末端已调平。再用图钉把白纸钉在竖直板上，将木板左上角靠近斜槽末端。
二、调整木板。用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，使木板平面与小球下落的竖直面平行，然后把重垂线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，保证在重复实验过程中，木板与斜槽的相对位置不变。
三、确定坐标原点。小球做平抛运动的实际抛点是小球在槽口末端时球心的位置，所以确定坐标原点的方法是：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点(O)，这个(O)点即为坐标原点。
四、描绘运动轨迹。在木板平面上用手按住卡片，使卡片有孔的一面保持水平，调整卡片位置，让从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，且不碰插孔边缘。带孔卡片的孔直径比小球直径略大，然后用铅笔在卡片小口(a)中心处的白纸上点一个黑点，这样就在白纸上记下了小球穿过孔时球心位置的投影，得到一个点。因为要描绘平抛运动轨迹，需在白纸上获得多个点，所以要让小球从斜槽上多次释放。思考一下，小球每次从斜槽上释放的位置和状态有没有必要相同？由于要求小球每次从斜槽末端做平抛运动轨迹严格重合，才能准确描绘出平抛运动轨迹，所以必须保证小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下，依次改变(x)值，用同样方法确定其他各点位置，收集到实验的几组数据后，进行数据处理。
取下白纸，以(O)点为坐标原点，根据实验中重垂线方向画出竖直向下的(y)轴和水平方向的(x)轴。用平滑的曲线把所描的点连接起来，得到小球做平抛运动的轨迹。思考一下，在图中平抛运动轨迹上，(a)、(b)、(c)、(d)四点的纵坐标分别为(H)、(4H)、(9H)、(16H)，则从(O)到(d)相邻两点横坐标间距有怎样的关系？通过分析题目条件可知，在竖直方向小球做初速为0的匀加速直线运动，观察到从(O)到(d)相邻两点竖直方向的位移比满足(1:3:5:7)的关系，可判断从(O)到(d)相邻两点的时间间隔相等。若在误差允许范围内满足(X_1 = X_2 = X_3 = X_4)，就能验证平抛运动水平方向做匀速直线运动的规律特点。
为进一步巩固大家对实验过程的理解，通过一段实验视频回顾总结，请同学们注意观察思考视频中调整斜槽末端水平和瞄点的方法有何不同。
实验装置中有一根重垂线，下面有一个锥尖，作用是保证轨道末端水平。实验前要调节平衡螺丝，使重垂线正对锥尖，达到此要求即保证了轨道末端水平。实验装置在一个固定架子上有倾斜轨道，轨道末端水平，轨道上有定位板，小球顶着定位板前面释放，从轨道滑出后做平抛运动。为记下小球轨迹，在后面面板上用压纸板或图钉固定两层纸，一张白纸和一张复写纸，从侧面看是这样。小球撞击到纸上，复写纸会在白纸上印出痕迹。怎么让小球下落时撞击面板呢？装置中安装一个水平接球挡板，侧面看，小球抛出后落到挡板上，就会撞击到后面的白纸留下痕迹，这样能记录小球落到这个高度时的位置。接下来调整接球挡板高度，重复过程，获得小球在平抛中不同点的位置。最后用手在水平轨道末端处按下小球，获得出发点位置，拿下白纸。将白纸上的数据点用平滑曲线连接，获得平抛运动的轨迹。
在这个实验中有几个细节要提醒大家：
第一，开始实验前必须先调节平衡螺丝，使轨道末端保持水平，这样才能保证绘制的是平抛运动轨迹。
第二，小球每次都要从定位板处释放，位置必须相同，保证小球每次飞出时初速度相同，每次实验轨迹才能完全重合。
第三，必须用平滑曲线连接各点，用弯折直线就错了。
第四，每次调节接球挡板高度时，下移位移不需要相同，怎样的间隔都可以。
第五，小球一次砸到接球挡板上时，在白纸上留下的痕迹可能不清楚，实际操作时，每个接球挡板位置都要让小球多下落几次。拿下白纸后，每个数据点应该是好几个小圆点聚集在一起，可以用圆规将这些小圆点圈出来，找到圆心作为数据点。
通过观看实验视频，与前面方案对比，可发现不同实验装置调整斜槽末端水平及瞄点方法不一样。比如实验室常用仪器，其瞄点和调平方法与视频中完全一致，但不同方案注意事项基本一致。请同学们总结实验中需要注意哪些地方。