实验17探究平抛运动的规律定律

实验十实验十 七七 探究平抛运动的规律定律探究平抛运动的规律定律1通过实验描出平抛物体运动的轨迹通过实验描出平抛物体运动的轨迹2学会测平抛运动初速度的方法学会测平抛运动初速度的方法一、实验目的一、实验目的二、实验原理平抛运动可以看做是两个分运动的合成： 一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动， 先目测小球通过的一系列位置， 然后利用铅笔确定平抛运动小球通过的确切位置， 描出运动轨迹， 以抛出点为原点， 初速度方向为 x 轴，竖直向下为 y 轴建立坐标系测出曲线上任一点的坐标x和 y， 利用公式 xvt 和 y12gt2就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度三、实验器材三、实验器材 斜槽斜槽(附金属小球附金属小球)、木板及竖直固定支架、白纸、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重锤、铅笔图钉、刻度尺、三角板、重锤、铅笔四、实验步骤四、实验步骤(1)把斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面外，调节末把斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面外，调节末 端使其端使其切线水平固定切线水平固定(2)在带有支架的木板上，用图钉钉好白纸，并让竖放在带有支架的木板上，用图钉钉好白纸，并让竖放 木板左木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平上方靠近槽口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行行(如图实如图实51所示所示)图实图实51(3)把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描 出点出点O，过，过O用重垂线描出竖直方向用重垂线描出竖直方向(4)让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，在粗略确让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，在粗略确 定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置， 并记下这一点，以后依次改变并记下这一点，以后依次改变x值，用同样的方法确定值，用同样的方法确定 其他各点的位置其他各点的位置五、数据处理五、数据处理(1)描轨迹描轨迹把白纸从木板上取下来，用三角板过把白纸从木板上取下来，用三角板过O作与竖直方向垂作与竖直方向垂直的直的x轴，将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来轴，将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来v0 xg2y(2)求平抛小球的初速度求平抛小球的初速度以以O点为原点，水平方向为点为原点，水平方向为x轴，竖直向下方向为轴，竖直向下方向为y轴建轴建立坐标系立坐标系在平抛小球运动轨迹上选取在平抛小球运动轨迹上选取A、B、C、D、E五个点，测五个点，测出它们的出它们的x、y坐标值，记到表格内坐标值，记到表格内把测到的坐标值依次代入公式把测到的坐标值依次代入公式 ，求出小球，求出小球平抛的初速度，并计算其平均值平抛的初速度，并计算其平均值六、六、注意事项注意事项1实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平，木板必须处在竖实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平，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靠近图板但不接触2小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球3坐标原点坐标原点(小球做平抛运动的起点小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点在槽口时，球心在木板上的水平投影点4要用平滑的曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大的点要用平滑的曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大的点5要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差六、误差分析六、误差分析1安装斜槽时，其末端切线不水平安装斜槽时，其末端切线不水平2小球每次滚下的初位置不尽相同小球每次滚下的初位置不尽相同3建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点，实建立坐标系时，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际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点4空气阻力使小球不是真正的平抛空气阻力使小球不是真正的平抛5记录各点以及其坐标不够准确记录各点以及其坐标不够准确1.在做在做“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验时，除了木板、小球、的实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是 ( )A游标卡尺游标卡尺B秒表秒表C坐标纸坐标纸 D天平天平E .弹簧测力计弹簧测力计 F重垂线重垂线CF实验中，下列说法正确的是实验中，下列说法正确的是_A应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B斜槽轨道必须光滑斜槽轨道必须光滑C斜槽轨道末端可以不水平斜槽轨道末端可以不水平D要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些当多一些E为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来线把所有的点连接起来AD2.甲、乙两同学在研究平抛运动规律的实验中，各自让钢球多甲、乙两同学在研究平抛运动规律的实验中，各自让钢球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出钢球平抛运动的轨迹次沿同一轨道运动，通过描点法画出钢球平抛运动的轨迹(1)甲同学在实验中得到甲同学在实验中得到A、B、C三点的坐标标记如图实三点的坐标标记如图实52甲所示，坐标原点为抛出点，其中甲所示，坐标原点为抛出点，其中_点的位置或坐标点的位置或坐标有明显错误，根据你认为正确的数据计算出钢球平抛的初速度有明显错误，根据你认为正确的数据计算出钢球平抛的初速度为为_(g10 m/s2)B1.0 m/s(2)乙同学将斜槽轨道末端点取为坐标原点建立了坐标系并标出乙同学将斜槽轨道末端点取为坐标原点建立了坐标系并标出了相应坐标数值，如图乙所示，则钢球的半径为了相应坐标数值，如图乙所示，则钢球的半径为_cm.图实图实5213.利用单摆来研究平抛物体的运动，设计方案如图实利用单摆来研究平抛物体的运动，设计方案如图实53所所示，在悬点示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离悬点到木板的距离OOh(hL)(1)电热丝电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：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，最后小球将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的落到木板上的C点，点，OCs，则小球做平抛，则小球做平抛运动的初速度运动的初速度v0为为 _保证小球沿水平方向抛出保证小球沿水平方向抛出)(2Lhgs(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方向的夹角，小球落点与，小球落点与O点的水平距离点的水平距离s将随之改变，经多将随之改变，经多次实验，以次实验，以s2为纵坐标、为纵坐标、cos为横坐标，得到如图实为横坐标，得到如图实54所所示图象则当示图象则当30时，时，s为为_m；若悬线长；若悬线长L1.0 m，悬点到木板间的距离悬点到木板间的距离OO为为 _m.图实图实540.521.51下列哪些因素会使该实验的误差增大下列哪些因素会使该实验的误差增大 ()A小球与斜槽间有摩擦小球与斜槽间有摩擦B安装斜槽时其末端切线不水平安装斜槽时其末端切线不水平C建立坐标系时，建立坐标系时，y轴竖直轴竖直D根据曲线计算平抛运动初速度时，在曲线上取作计算根据曲线计算平抛运动初速度时，在曲线上取作计算的点离原点的点离原点O较远较远B2.如图实如图实55所示，在研究平抛运动时，小球所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，沿轨道滑下，离开轨道末端离开轨道末端(末端水平末端水平)时撞开轻质接触式开关时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸，被电磁铁吸住的小住的小 球球B同时自由下落，改变整个装置的高度同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，做同样的实验， 发现位于同一高度的发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地，该实验现两球总是同时落地，该实验现 象说明象说明了了A球在离开轨道后球在离开轨道后 ()图实图实55A水平方向的分运动是匀速直线运动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竖直方向的分运动是匀速直线运动C3下面是做下面是做“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”实验的步骤实验的步骤A将钢球从斜槽上的某点释放，它离开槽后在空间做平抛运将钢球从斜槽上的某点释放，它离开槽后在空间做平抛运动，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好动，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点；点；B以斜槽末端作为平抛运动的起点以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在白纸上标出，在白纸上标出O的位置；的位置；C取下白纸，在纸上画一条与竖直线取下白纸，在纸上画一条与竖直线Oy垂直的水平直线垂直的水平直线Ox；D用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来，用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来，就得到平抛运动的轨迹，由于测定各个点时存在误差，所画的就得到平抛运动的轨迹，由于测定各个点时存在误差，所画的曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线光滑，不允许曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线光滑，不允许出现凹陷处；出现凹陷处；E从斜槽上不同点释放小球，用步骤从斜槽上不同点释放小球，用步骤A的方法确定平抛轨迹上的的方法确定平抛轨迹上的其他点；其他点；F在曲线上取在曲线上取56个点个点(不必是步骤不必是步骤A测出的点测出的点)，用尺测出每个点，用尺测出每个点的坐标值的坐标值x、y，分别求出小球的初速度，然后取平均值就得到实，分别求出小球的初速度，然后取平均值就得到实验测出的初速度；验测出的初速度；G靠目测在纸上画出靠目测在纸上画出O点向下的竖直线点向下的竖直线Oy；H将白纸用图钉钉在竖直的木板上，在木板的左上角固定斜槽将白纸用图钉钉在竖直的木板上，在木板的左上角固定斜槽(1)以上实验步骤有错误或不足，需要修改的是以上实验步骤有错误或不足，需要修改的是_；(2)以上实验步骤修改后，正确的排列顺序应是以上实验步骤修改后，正确的排列顺序应是_步骤步骤B中应将小球处于斜槽末端时球心位置作为平抛中应将小球处于斜槽末端时球心位置作为平抛运动的起点及坐标原点；运动的起点及坐标原点；步骤步骤E中从相同位置释放小球；中从相同位置释放小球；步骤步骤G中利用重锤线画出竖直线中利用重锤线画出竖直线OyHBGAECDF4.4.在做在做“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验的实验 中，为了确定小球在不同时刻所通过中，为了确定小球在不同时刻所通过 的位置，实验时用如图实的位置，实验时用如图实5 56 6所示所示 的装置，先将斜槽轨道的末端调整水的装置，先将斜槽轨道的末端调整水 平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板 竖直立于紧靠槽口处使小球从斜槽上紧靠挡板处由静竖直立于紧靠槽口处使小球从斜槽上紧靠挡板处由静 止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A A ；将木板向将木板向图实图实56远离槽口方向平移距离远离槽口方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口方向；又将木板再向远离槽口方向平移距离平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹迹C.若测得木板每次移动距离均为若测得木板每次移动距离均为x10.00 cm.A、B间距离间距离y14.78 cm，B、C间距离间距离y214.58 cm.(g取取9.80 m/s2)(1)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v0_(用用题中所给字母表示题中所给字母表示)(2)小球初速度的测量值为小球初速度的测量值为_ m/s.12yygx1.05(2011蚌埠模拟蚌埠模拟)某同学采用半径某同学采用半径R25 cm的的1/4圆弧轨道做平圆弧轨道做平抛运动实验，其部分实验装置示意图如图实抛运动实验，其部分实验装置示意图如图实57所示实验所示实验中，通过调整使出口末端中，通过调整使出口末端B的切线水平后，让小球从圆弧顶端的的切线水平后，让小球从圆弧顶端的A点由静止释放图乙是小球做平抛运动的闪光照片，照片中的点由静止释放图乙是小球做平抛运动的闪光照片，照片中的每个正方形小格的边长代表的实际长度为每个正方形小格的边长代表的实际长度为4.85 cm.已知闪光频率已知闪光频率是是10 Hz.则根据上述的信息可知则根据上述的信息可知图实图实57(1)小球到达轨道最低点小球到达轨道最低点B时的速度大小时的速度大小vB_m/s，小小球在球在D点时的竖直速度大小点时的竖直速度大小vDy_m/s，当地的重力当地的重力加速度加速度g_m/s2；(2)小球在圆弧轨道上是否受到了摩擦力：小球在圆弧轨道上是否受到了摩擦力：_(填填“受受到到”、“未受到未受到”或或“条件不足，无法确定条件不足，无法确定”)1.941.949.7受到受到6.已知平抛物体运动在竖直方向做自由落已知平抛物体运动在竖直方向做自由落 体运动，在水平方向做匀速直线运动体运动，在水平方向做匀速直线运动 某同学为了测定平抛运动的初速度设某同学为了测定平抛运动的初速度设 计了如下实验实验装置如图实计了如下实验实验装置如图实58 所示实验时先调整斜槽轨道，调节挡所示实验时先调整斜槽轨道，调节挡 板到合适高度，并测出其相对抛出点板到合适高度，并测出其相对抛出点O的竖直距离的竖直距离(即小即小 球下落的高度球下落的高度)y，在水平挡板上铺上白纸，白纸上再覆盖，在水平挡板上铺上白纸，白纸上再覆盖 复写纸使小球从斜槽某一高度由静止释放，经过一段复写纸使小球从斜槽某一高度由静止释放，经过一段图实图实58水平轨道后抛出，落在水平挡板上，由落点位置测出小球水平轨道后抛出，落在水平挡板上，由落点位置测出小球做平抛运动的水平位移做平抛运动的水平位移x(即小球落在挡板上的位置与抛出点即小球落在挡板上的位置与抛出点O的水平位移的水平位移)然后依次均匀下移水平挡板的位置，让小然后依次均匀下移水平挡板的位置，让小球从斜槽上由静止释放，并测出小球下落高度以及水平射球从斜槽上由静止释放，并测出小球下落高度以及水平射程该同学共进行了六次测量程该同学共进行了六次测量(1)在实验操作时，为了确保小球做同一轨迹的平抛运动，在实验操作时，为了确保小球做同一轨迹的平抛运动，必须调节斜槽的末端必须调节斜槽的末端 _，控制小球从斜槽上，控制小球从斜槽上_ 由静止释放由静止释放(2)为了测出平抛运动的初速度，该同学根据所测到的数为了测出平抛运动的初速度，该同学根据所测到的数据以据以y为横坐标，以为横坐标，以x2为纵坐标，在坐标纸上画出对应为纵坐标，在坐标纸上画出对应的图象，发现为过原点的直线并测出直线斜率为的图象，发现为过原点的直线并测出直线斜率为k，已知当地的重力加速度为已知当地的重力加速度为g，那么他所测得的小球做平那么他所测得的小球做平抛运动的初速度抛运动的初速度v0_.同一高度同一高度切线水平切线水平2gk