平抛运动实验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验：研究平抛运动,实验目的：,用实验方法描出平抛物体的运动轨迹,用实验轨迹求平抛物体的初速度,思考：如何通过实验方法获得平抛运动运动轨迹？,阅读书：,实验仪器,:,斜槽,白纸,图钉,木板,铅笔，小球,刻度尺,三角板，,重锤线，铁架台,阅读课文，回答问题：,如何检验水平槽是否水平？,坐标原点是在槽口端点吗？,为什么要强调小球每次都要从同一位置无初速释放？,如何描出小球经过的位置？,简述实验步骤,1.安装实验器材,2.检验带斜槽的木板是否水平,坐标纸上竖线是否竖直,3.在坐标纸上建立直角坐标系,4.由一固定位置无初速释放小球,描点,5.处理实验数据(根据平抛运动特点算初速度),数据分析,1.怎样判断实验曲线是一条抛物线？,y,1,y,2,y,4,如果是抛物线，各点坐标应满足关系式,数据分析,2.怎样计算平抛运动的初速度？,y,1,y,2,y,4,根据平抛运动规律,一、实验目的,1,用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。,2,从实验轨迹求平抛物体的初速度。,二、实验器材,斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，,铅笔，,有孔的卡片,，刻度尺，重锤线。,三、实验原理,用描迹法,平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系。,测出曲线上的某一点的坐标,x,和,y,，根据重力加速度,g,的数值、利用公式,求出小球飞行时间,t,，再利用公式,，求出小球的水平分速度 ，即为小球做平抛运动的初速度。,四、实验步骤,1,、安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。,2,、调整木板：用悬挂在槽口的,重锤线,把木板调整到,竖直,方向、并使木板平面与小球下落的竖直面,平行,。然后,把重锤线方向,记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。,3,、确定坐标原点,O,：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点,O,，,O,即为坐标原点。,4,描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘。,用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。,保证小球每次,从斜槽上的同一位置由静止开始滑下,，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。,5,、计算初速度：取下白纸，以,O,点为原点画出竖直向下的,y,轴和水平向右的,x,轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。,x,y,用公式,x,v,0,t,和,y,gt,2,/2,计算出小球的初速度,v,0,，最后计算出,v,0,的平均值，并将有关数据记入表格内。,在曲线上选取,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标,x,和,y,。,五,.,注意事项有：,斜槽末端的切线必须水平。,方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。,坐标原点,(,小球做平抛运动的起点,),不是槽口的端点，应是小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点。,如果是用白纸，则应以,小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点,为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定,y,轴方向，再用直角三角板画出水平线作为,x,轴，建立直角坐标系。,每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。,要在平抛轨道上选取距,O,点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。,练习,：,（1）在做“研究平衡运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？（）,A斜槽轨道必须光滑,B斜槽水平轨道必须水平,C每次要平衡摩擦力,D小球每次应从斜槽同一高度释放,BD,（2）图为平抛球闪光照片，闪光频率为每秒20次，则由照片求出球的初速度为（）,A0.75m/s,B1.00m/s,C1.50m/s,D0.38m/s,A,例,1.,在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：,A,通过调节使斜槽的末端保持水平,B,每次释放小球的位置必须不同,C,每次必须由静止释放小球,D,记录小球位置用的木条,(,或凹槽,),每次必须严格地等距 离下降,E,小球运动时不应与木板上的白纸,(,或方格纸,),相触,F,将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连 成折线,A C E,练习,1.,在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材器材中的：,A,、秒表,B,、天平,C,、重锤线,D,、测力计,C,练习,2.,在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是,A,小球平抛的初速度不同,B,小球每次做不同的抛物线运动,C,小球在空中运动的时间每次均不同,D,小球通过相同的水平位移所用时间均不同,ABD,练习,3.,在研究平抛运动的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，某甲和某乙得到的记录纸分别如图所示，从图中明显看出甲的实验错误是,.,乙的实验错误是,.,O,甲,O,乙,槽底不水平,每次释放小球的高度不同,练习,4.,下列哪些因素会使本实验的误差增大（）,A,小球与斜槽之间有摩擦,B,建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点,C,安装斜槽时其末端不水平,D,根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点,O,较远,BC,例,5,如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为,5cm,，,g=10m/s,2,，则,（,1,）小球平抛的初速度,v,o,=,m/s,（,2,）闪光频率,f=,H,2,（,3,）小球过,A,点的速率,v,A,=,m/s,A,B,C,解,：由自由落体运动规律，,y=gt,2,=20.05=0.1m,t=0.1s,f=10Hz,x=v,0,t,v,0,=x/t=30.05/0.1=1.5m/s,v,By,=(y,1,+y,2,)/2t=80.05/0.2=2m/s,v,Ay,=v,By,gt=2-1=1m/s,v,A,2,=v,Ay,2,+v,0,2,=1+2.25=3.25,v,A,=1.8m/s,1.5,10,1.8,练习,6,、在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运动途中的,A,、,B,、,C,三点的位置，取,A,点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示，当,g,10 m/s,2,时，下列说法正确的是（）,A.,小球抛出点的位置坐标是,(0,，,0),B.,小球抛出点的位置坐标是,(-10,，,-5),C.,小球平抛初速度为,2,m/s,D.,小球平抛初速度为,1,m/s,BD,练习,7.,在做“研究平抛物体的运动”这一实验时，下面哪些说法是正确的,A.,安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平,B.,进行实验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放,C.,小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验结果,D.,为了得到实验结果，不要忘记用天平称出小球的质量,AB,练习,8,、一学生做“研究平抛物体的运动”实验时，画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的,Ox,轴，忘了画坐标原点和,Oy,轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，如图所示如何只用一刻度尺得出小球的初速度,(,不需测实际数据只用物理量的符号代表所测量,),测量方法：,(,简答,)_,得到的,v,0,=_,解析,:,任取水平间距相等的三点,1,，,2,，,3,，如图示，测量水平间距,s,，竖直间距,h,1,、,H,2,练习,9.,某学生在,研究平抛运动,的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上：,_,A,用铅笔在白纸上记下抛出点位置,O,；,B,取下白纸，用平滑曲线连接小球依次通过的各点，得出平抛运动轨迹；,C,用重锤线和直尺画出过,O,点的竖直线,oy,；,D,用三角板画出过,O,点的水平线,ox,；,E,安装斜槽，并使槽的末端切线沿水平方向；,F,每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球，并用铅笔在白纸上依次记下小球通过各点的位置；,G,将白纸钉在木板上，并竖直固定木板；,H,在平抛运动轨迹上取,A,、,B,、,C,三点，用三角板和刻度尺，分别量出三点的水平位移,x,和竖直位移,y,；,I,利用水平和竖直位移,x,、,y,，计算三次平抛的初速,Vo,，再求出三次的平均值作为测量最后结果；,E,、,G,、,A,、,D,、,C,、,F,、,B,、,H,、,I,练习,5.(95,年高考,),在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长,l,1.25cm,，若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中的,a,、,b,、,c,、,d,所示，则小球平抛的初速度的计算式为,v,0,(,用,l,、,g,表示,),，,其值是,(g,取,9.8m,s,2,),d,a,b,c,解析：由平抛运动规律,y=gT,2,=,l,x=v,0,T,v,0,=x/T=2,l,/T=,代入数字,l,=1.25cm=1/80 m,得到,v,0,=0.70m/s,0.70m/s,练习,6.,如图,(a)“,是研究平抛运动”的实验装置图，,(b),是实验后在白纸上作的图,(1),在,(a),图上标出,O,点及,OX,，,OY,轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的答：,_,(2),固定斜槽轨道时应注意使,_,(3),实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意,_,(4),计算小球平抛初速度的公式为,V,o,=_,，根据图,(b),给出的数据，,可计算出,V,o,=_m/s,利用重锤线作,OY,轴，再垂直于,OY,作,OX,轴,斜槽末,端切线水平,每次都从同一高度处无初速度滚下,1.6,例,3.,一个同学在,研究平抛物体的运动,实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离,S,相等的三点,A,、,B,、,C,，量得,S=0.2m,。又量出它们之间的竖直距离分别为,h1=0.1m,，,h2=0.2m,，利用这些数据，可求得：,（,1,）物体抛出时的初速度为,m/s,；,（,2,）物体经过,B,时竖直分速度为,m/s,；,（,3,）抛出点在,A,点上方高度为,m,处。,解析,:(1),先求,T,据,求得,:T=0.1s,=2m/s,（,2,）,=1.5m/s,（,3,）设抛出点在,A,点上方高度为,h,下落到点,A,的时间为,t,则有,:,由此两式可求得,h=0.0125m,若只有米尺，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度,h,和水平射程,s,，则子弹初速度,例,4.,利用手头的常用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：只有秒表；只有米尺。,解：若只有秒表，将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间,t,，则子弹上升的时间为,t/2,，故子弹初速度,v,0,=gt/2,。,05年南京质量检测二11(2)、,某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：,O,a,b,c,A,实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出,a,、,b,、,c,三点，且,ab,b