实验验证平抛运动Word文档格式.docx
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(轨道末端)时球心
动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口
在木板上的投影点0,0点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为y轴,
画出水平向右的x轴。
3.确定球的位置
将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。
用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
4.描点得轨迹
取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨
迹。
五、数据处理
1.计算初速度
在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点一一A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三
角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式y=2gt2和x=vot,
求出小球做平抛运动的初速度vo,最后算出vo的平均值。
A
B
C
D
E
F
x/mm
y/mm
V0=x^g/2y/(ms1)
v0的平均值
2.验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为y=ax2,将某点(如B点)的坐标x、y代入上式求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标近似都成立,则说明所
描绘得出的曲线为抛物线。
六、误差分析
(1)斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动。
(2)确定小球运动的位置时不准确。
(3)量取轨迹上各点坐标时不准确。
七、注意事项
(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是:
将小球放在斜槽末端
任一位置,看其是否能静止)。
(2)方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。
⑷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。
(5)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坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
(6)在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
八、获得平抛运动轨迹的其他方法
1•喷水法
如图5-3-2所示,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,加上一个很细的喷嘴。
水从喷嘴中射出,在空中形成弯曲的细水柱,它显示了平抛运动的轨迹。
将它描在背后
的纸上,进行分析处理。
2.频闪照相法
用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹,如图5-3-3所示。
由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的,只要测量相邻两照片上小球的水平位移,就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。
ETBI
[例1]在“探究平抛物体的运动规律”的实验中,可以描绘出小球做平抛运动的轨迹,
实验简要步骤如下:
A.让小球多次从位置上滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B.安装好器材,注意,记下平抛初位置0点和过0点的竖直线。
C.取下白纸,以0为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。
(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
⑵上述实验步骤的合理顺序是。
[解析]
(1)A中为了保证小球每次平抛初速度相同,轨迹重合,应让小球从同一位置滚下。
B中为了保证小球做平抛运动,要注意斜槽末端切线水平。
⑵上述实验步骤的合理顺序是BAC。
[答案]
(1)A.同一B.斜槽末端切线水平
(2)BAC
OjMI
实验数据的处理
[例2]在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,
小方格的边长L=1.25cm。
若小球在做平抛运动途中的几个位置如图5-3
—4中a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度vo=(用L、g表示),
其值是(g取9.8m/s2)。
[解析]根据题意,仔细审查图中a、b、c、d四点的相对位置,发现相邻的两点间的水
To,由于竖直方
平距离均为2L,则物体在相邻的两点间运动时间相等,设这个相等时间为
向是加速度为g的匀加速运动,由Ay=aT可得L=gT6,再由水平方向是匀速运动得2L=
voTo,联立上述两式解得vo=2,Lg=0.70m/s。
[答案]2Lg0.70m/s
创新设计实验
[例3]试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法。
提供的实验器材有:
弹射器(含弹丸)、铁架台(带有夹具)、米尺。
⑴在图5-3-5中画出实验示意图。
h。
O
(2)在安装弹射器时应注意:
(3)实验中需要测量的量(在示意图中用字母标出):
⑷由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,在实验中应采取的方法是
(5)v弹丸=
[答案]见解析
[随堂基础巩固]
1•安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是
A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小
B.保证小球飞出时,初速度水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D•保证小球运动的轨迹是一条抛物线
解析:
安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是保证小
球以水平初速度抛出做平抛运动,故B正确。
答案:
2•某学生在做“研究平抛运动”的实验中,描出了如图5-3—6所示的几二I、
个实验点,其中偏差较大的实验点B出现的原因可能是()\
A•小球滚下的高度较其他各次高・y
B.小球滚下的高度较其他各次低图5—3—6
C.小球滚下时具有一定的初速度
D.以上说法均有可能
小球滚下的高度越低,其做平抛运动的初速度越小,其轨迹线越陡,越靠近y
轴,所以可能原因为B。
3.在“研究平抛运动”的实验中,为了求平抛运动物体的初速度,需直接测量的数据
有
()
A.小球开始滚下的高度
B.小球在空中飞行的时间
C.运动轨迹上某点P的水平坐标
D.运动轨迹上某点P的竖直坐标
由平抛运动规律,竖直方向y=*gt2,水平方向x=V0t,因此V0=x\■:
2^y,可见只
要测得轨迹上某点P的水平坐标x和竖直坐标y,就可求出初速度vo,故C、D正确。
CD
4•某同学在做“研究平抛运动”的实验中,忘记记下小球做平抛运
动的起点位置O,A为物体运动一段时间后的位置,根据如图5—3—7
所示,求出物体做平抛运动的初速度为m/s。
(g取10m/s2)
由题图可知AB、BC间的竖直距离yAB=15cm=0.15m,yBc=0.25m
因为xab=xbc=0.20m,所以小球从A运动到B与从B运动到C的时间相同,设此时
间为t。
据yBc—yAB=gt2得
又因为XAB=vot,所以
XAB0.20
vo=三=010m/s=2.0m/s。
2.0
5•在做“研究平抛物体的运动”的实验时,通过描点法画出小球的平抛运动轨迹,并
求出平抛运动的初速度。
实验装置如图5—3—8所示。
图5—3—8
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查木板是否水平,请简述你
的检查方法:
(2)关于这个实验,以下说法正确的是()
A•小球释放的初始位置越高越好
B•每次小球要从同一高度由静止释放
C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直
D•小球的平抛运动要靠近但不接触木板
(1)小球放在斜槽的末端任一位置都静止,说明末端切线水平无倾角。
(2)下落高度越高,初速度越大,一是位置不好用眼捕捉观察估测,二是坐标纸上描出
的轨迹图线太靠上边,坐标纸利用不合理,A错;
每次从同一高度释放,保证小球每次具有
相同的水平速度,B对;
木板要竖直且让球离开木板,以减少碰撞和摩擦,故C、D对。
(1)将小球放在斜槽的末端任一位置,看小球能否静止(或用水平仪检查木板是否
水平)
(2)BCD
6.
(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点:
①水平方向做匀速直线运动;
②竖直方向做自由落体运动。
如图5—3—9所示为研究平抛运动的实验装置,现把两个小铁球分别吸在
电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使电磁铁C上的小铁球从轨道A射出,并在射出时碰到碰撞开关S,使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球,两铁球同时落到地面。
这个
实验()
A•只能说明上述规律中的第①条
B•只能说明上述规律中的第②条
C.不能说明上述规律中的任何一条
D•能同时说明上述两条规律
⑵如图5-3-10所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长均为5cm。
如果取g=10m/s2,那么:
1闪光频率是多少?
2小球运动中水平分速度是多少?
3小球经过B点时的速度是多少。
(1)由于左端小铁球平抛的同时,右端小铁球开始做自由落体运动,且两球同时
落地,说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动,也做自由落体运动,
无法说明平抛小铁球在水平方向的运动,故只有B正确。
⑵①A、B、C三点水平间隔相等,故相邻各点的时间间隔相等,设为T。
在竖直方向
Ah=gT2,即(5—3)X0.05m=gT2,得T=0.1s,则频率为f=10Hz。
②水平方向:
3X0.05m=V0T,得v0=1.5m/s。
vb=2.5m/s。
(1)B
(2)①10Hz②1.5m/s③2.5m/s
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