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,-,#,-,3.,实验,:,研究平抛运动,3.,实验,:,研究平抛运动,3.实验:研究平抛运动,一,二,三,四,一、实验目的,1,.,用实验的方法描出平抛运动的轨迹。,2,.,由实验轨迹求平抛运动物体的初速度。,一二三四一、实验目的,一,二,三,四,二、实验原理,平抛物体的运动可以看成是由两个分运动合成的,即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。,使小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立平面直角坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标,x,和,y,根据公式,x=v,0,t,和,一二三四二、实验原理,一,二,三,四,三、实验器材,斜槽,(,带小球,),、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重锤线、三角板、铅笔、刻度尺。,一二三四三、实验器材,一,二,三,四,四、实验步骤,1,.,实验装置如图所示,安装调整斜槽,:,将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平。,2,.,调整木板,确定坐标原点,:,用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运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,(,轨道末端,),时球心所在木板上的投影点,O,O,点即为坐标原点,用重锤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。,一二三四四、实验步骤2.调整木板,确定坐标原点:用图钉将坐标,一,二,三,四,3,.,描点,:,将小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球从轨道末端飞出,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,.,描绘出平抛运动的轨迹,:,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。,一二三四3.描点:将小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球从轨,一,二,三,四,5,.,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,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=,gt,2,和,x=v,0,t,求出小球做平抛运动的初速度,v,0,最后算出,v,0,的平均值。,一二三四5.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六,实验指导,典例剖析,一、注意事项,1,.,保证斜槽末端切线水平,方木板竖直且与小球下落的平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触。,2,.,小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。,3,.,小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球的重心在木板上的水平投影点。,4,.,小球在斜槽上开始滚下的位置要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。,5,.,要选取距,O,点远些的点来计算小球的初速度,这样可减小误差。,实验指导典例剖析一、注意事项,实验指导,典例剖析,二、实验误差来源和分析,1,.,安装斜槽时,其末端切线不水平。,2,.,建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点,实际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点。,3,.,小球每次自由滚下的位置不完全相同。,4,.,数据测量时,测量不准确而产生误差,。,实验指导典例剖析二、实验误差来源和分析,实验指导,典例剖析,三、数据处理,1,.,计算初速度,(1),在平抛小球运动轨迹上选取,A,、,B,、,C,、,D,、,E,五个点,测出它们的,x,、,y,坐标值。,(2),把测到的坐标值依次代入公式,y=gt,2,和,x=v,0,t,求出小球平抛的初速度,并计算其平均值。,2,.,验证轨迹是抛物线,抛物线的数学表达式为,y=ax,2,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。,实验指导典例剖析三、数据处理,实验指导,典例剖析,四、获得平抛运动轨迹的其他方法,1,.,喷水法,如图所示,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。,实验指导典例剖析四、获得平抛运动轨迹的其他方法,实验指导,典例剖析,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。,实验指导典例剖析2.频闪照相法,实验指导,典例剖析,【例题,1,】,(,对实验步骤和原理的理解,),在,“,研究平抛运动,”,的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下,:,A.,让小钢球多次从,位置上滚下,记下小球运动途中经过的一系列位置,;,B.,安装好器材,注意斜槽末端水平和木板竖直,记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点,O,和过,O,点的竖直线,检测斜槽末端水平的方法是,。,C.,测出曲线上某点的坐标,x,、,y,用,v,0,=,算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求,v,0,的值,然后求它们的平均值。,D.,取下白纸,以,O,为原点,以竖直线为,y,轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹。,上述实验步骤的合理顺序是,(,只排列序号即可,),。,实验指导典例剖析【例题1】(对实验步骤和原理的理解)在“研,实验指导,典例剖析,解析：,步骤,A,中要记下小球运动途中经过的一系列位置,不可能在一次平抛中完成,每一次平抛一般只能确定一个位置,要确定多个位置,要求小球每次的轨迹重合,小球开始平抛时的初速度必须相同,因此小球每次必须从同一位置上滚下。,步骤,B,中用平衡法,即将小球放到斜槽末端任一位置,如果斜槽末端是水平的,小球受到的支持力和重力是平衡的。不论将小球放到斜槽末端任何位置,小球均不会滚动。如果斜槽末端不是水平的,小球将发生滚动。,答案：,同一,将小球放到斜槽末端任一位置,均不滚动,BADC,实验指导典例剖析解析：步骤A中要记下小球运动途中经过的一系列,实验指导,典例剖析,实验指导典例剖析,实验指导,典例剖析,【例题,2,】导学号,61270012,(,实验数据的分析和处理,),如图甲所示,某种,“,研究平抛运动,”,的实验,装置,(1)(,多选,),当,a,小球从斜槽末端水平飞出时与,b,小球离地面的高度均为,H,此瞬间电路断开使电磁铁释放,b,小球,最终两小球同时落地。该实验结果可表明,(,),A.,两小球落地速度的大小相同,B.,两小球在空中运动的时间相等,C.,a,小球在竖直方向的分运动与,b,小球的运动相同,D.,两小球在空中运动时的加速度相等,实验指导典例剖析【例题2】导学号61270012(实验数据的,实验指导,典例剖析,(2),利用该实验装置研究,a,小球平抛运动的速度,从斜槽同一位置释放小球,实验得到小球运动轨迹中的三个点,A,、,B,、,C,如图乙所示。图中,O,为坐标原点,B,点在两坐标线交点,坐标,x,B,=,40 cm,y,B,=,20 cm,A,、,C,点均在坐标线的中点。则,a,小球水平飞出时的初速度大小为,v,0,=,m/s;,平抛小球在,B,点处的瞬时速度的大小,v,B,=,m/s,。,实验指导典例剖析(2)利用该实验装置研究a小球平抛运动的速度,实验指导,典例剖析,解析：,(1),两小球同时落地。表明两小球在竖直方向的运动是一样的,选项,B,、,C,、,D,正确。,答案：,(1)BCD,(2)2,2,实验指导典例剖析解析：(1)两小球同时落地。表明两小球在竖直,实验指导,典例剖析,实验指导典例剖析,实验指导,典例剖析,变式训练,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,.,25 cm,若小球在平抛运动中的几个位置如图中的,a,、,b,、,c,、,d,所示,则小球的初速度的计算公式为,v,0,=,(,用,L,、,g,表示,),其值是,(,g,取,9,.,8 m/s,2,),。,实验指导典例剖析变式训练在研究平抛运动的实验中,用一张印有,实验指导,典例剖析,解析：,ab,、,bc,、,cd,水平方向等间距,:,x=,2,L=v,0,T,。,竖直方向,:,y=aT,2,即,L=gT,2,。,实验指导典例剖析解析：ab、bc、cd水平方向等间距:x=2,实验指导,典例剖析,【例题,3,】导学号,61270013,(,对实验原理的理解和迁移应用,),某科学兴趣小组利用下列装置验证小球平抛运动规律,设计方案如图甲所示,用轻质细线拴接一小球,在悬点,O,正下方有水平放置的炽热的电热丝,P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,;,MN,为水平木板,已知悬线长为,L,悬点到木板的距离,OO=h,(,hL,),。,实验指导典例剖析【例题3】导学号61270013(对实验原理,实验指导,典例剖析,(1),电热丝,P,必须放在悬点正下方的理由是,。,(2),将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的,C,点,OC=s,则小球做平抛运动的初速度,v,0,=,。,(3),在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角,小球落点与,O,点的水平距离,s,将随之改变,经多次实验,以,s,2,为纵坐标、,cos,为横坐标,得到如图乙所示图象。则当,=,30,时,s,为,m,。,实验指导典例剖析(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是,实验指导,典例剖析,解析：,(1),电热丝,P,放在悬点正下方,是因为当小球摆到最低点时,速度,v,0,为水平方向,此时悬线刚好被烧断,以保证小球做平抛运动。,(,3),由,s,2,-,cos,图象可知,s,2,=,2,-,2cos,当,=,30,时,代入上式得,s=,0,.,52,m,。,实验指导典例剖析解析：(1)电热丝P放在悬点正下方,是因为当,1 2 3 4 5,1,.,在,“,研究平抛物体的运动,”,的实验中,已备有下列器材,:,有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要的器材有,(,),A.,停表,B,.,天平,C.,重锤线,D.,测力计,解析：,实验不需要测量时间和质量,也不需要测量力,也就不需要停表、天平、测力计这些器材,但竖直线需要用重锤线来确定,选项,C,正确。,答案：,C,1 2 3 4,1 2 3 4 5,2,.,如图所示,在研究平抛运动时,小球,A,沿轨道滑下,离开轨道末端,(,末端水平,),时撞开轻质碰撞开关,S,被电磁铁吸住的小球,B,同时自由下落,改变整个装置的高度,H,做同样的实验,发现位于同一高度的,A,、,B,两球总是同时落地,该实验现象说明了,A,球在离开轨道后,(,),A.,水平方向的分运动是匀速直线运动,B.,水平方向的分运动是匀加速直线运动,C.,竖直方向的分运动是自由落体运动,D.,竖直方向的分运动是匀速直线运动,解析：,A,、,B,两球同时落地,只能说明,A,球的,竖直,分运动与,B,球自由落体运动情况相同,故,选项,C,正确。,答案：,C,1 2 3 4,1 2 3 4 5,3,.,(,多选,),在,“,研究平抛物体的运动,”,的实验中,小球做平抛运动的坐标原点位置是,(,设小球半径为,r,)(,),A.,斜槽口末端,O,点,B.,小球在槽口时,球心在木板上的投影点,C.,槽口,O,点正前方,r,处,D.,小球放在槽口末端时,过小球最高点的水平线与槽口的竖直线的交点正下方,r,处,解析：,小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,而是球的球心在槽口上方时,球心在板上的水平投影点,该投影点的位置要比槽口的位置高一些,确定该投影点的位置用选项,B,、,D,的说法即可。,答案：,BD,1 2 3 4,1 2 3 4 5,4,.,在,“,研究平抛运动的实验,”,中,不会增大实验误差的是,(,),A
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