高一物理—实验平抛运动—2—3节.doc

鸿文教育 主编 佟争6.11.平抛运动实验【知识体系】一实验原理平抛运动是以速度v0沿水平方向抛出后，物体只在重力作用下，加速度是重力加速度g的匀变速曲线运动。根据运动的合成与分解的知识，可以将平抛运动看作是两个分运动的合运动：一个分运动是水平方向上的匀速直线运动，其速度就是平抛运动的初速度v0；另一个分运动是竖直向下方向上的自由落体运动。在以抛出点0为原点的平面直角坐标系中，用铅笔试碰描迹法描绘出小球做平抛运动的轨道曲线。测出曲线上某一点的坐标(x、y)，利用y=1/2gt2求出运动时间t，再利用公式x=v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0=x 。 二实验器材斜槽，金属小球，木板(附竖直固定支架)，坐标纸，图钉，刻度尺，重锤线，铅笔。 三。实验步骤1将斜槽放在实验桌上，其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平后固定。检查斜槽末端部分是否水平的方法：若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平(也可将小球放在斜槽末端，轻轻将其向两边拨动各一次，看其是否有明显的运动倾向)。精细的检查方法是用水平仪调整。 2用图钉把坐标纸钉在木板上，让木板竖直固定，其左上方靠近槽口，用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直，整个实验装置如图所示。用重锤线把木板校准到竖直方向，使小球平抛的轨道平面与板面平行，保证在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。3建立直角坐标系xoy：以小球做平抛运动的起点0为坐标原点，从坐标原点0画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 确定坐标原点o的方法是：把小球放在槽口末端处，用铅笔记下这时球的球心在坐标纸板上的水平投影点o，即为坐标原点(不是槽口端点)。 4让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下，由0点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地估计小球在某一x值处(如z=1 cm或2 cm等)的y值，然后用铅笔尖指着这个位置，让小球从原释放处开始滚下，看是否与铅笔尖相碰，如此重复数次，较准确地确定小球通过的这个位置，并在坐标纸上记下这一点。 5依次改变x值，用与(4)同样的方法确定小球通过其他各点的位置。 6取下坐标纸，用刻度尺过0点画出y轴和z轴当第(3)步未进行时，将(4)(5)中所描出的各点用平滑曲线连接起来，这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线平滑，不允许出现凹陷处)。7求小球平抛的初速度v0 在所描绘的轨迹曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点不必是步骤(4)(5)中测出的点，测出它们的坐标值。 将各点坐标值代入v0=x中，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值。 实验记录：初速度v0的平均值_。四注意事项（1）固定斜槽时，必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平，以使小球离开斜槽后做平抛运动。(2)木板必须处在竖直面内，与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，使小球的运动靠近图纸但不接触。(3)在斜槽上设定位卡板，使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下，以保证重复实验时，小球做平抛运动的初速度相等。(4)应在斜槽上适当的高度处释放小球，使小球能以适当的水平速度抛出，其运动轨迹由图板左上角到右下角。这样可以充分利用坐标纸，减小测量误差。（5）由平抛运动方程求小球平抛的初速度时，应在平抛轨迹上选取离坐标原点0较远的点的坐标数据来进行计算，这样既便于测量又减小了误差。 五误差分析(1)安装斜槽时，其末端切线不水平，造成小球并非做平抛运动，测量的数据不准确。(2)建立直角坐标系时，误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实际上应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点)。(3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同，使得平抛初速度不相同。【针对训练】1、（8分）一个同学在研究平抛物体的运动实验中，只画出了如图9所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C，量得 = 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：图9（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。2、（12分） 某同学做平抛运动实验时，在白纸上只画出了表示竖直向下方向的 Y轴和平抛物体运动轨迹的后一部分，而且漏标了抛出点的位置， 如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度，请你给他出出主意：（1） 简要说明据此图测定该物初速度的方法_.（2） 需要增加的测量工具有_.（3） 用测量出的物理量表示测量的结果：v0=_3、(13分)如图所示，为一平抛物体运动的闪光照片示意图，照片与实际大小相比缩小10倍.对照片中小球位置进行测量得：1与4闪光点竖直距离为1.5 cm，4与7闪光点竖直距离为 2.5 cm，各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则(1)小球抛出时的速度大小为多少?(2)验证小球抛出点是否在闪光点1处，若不在，则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计，g10 m/s2)4、如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，g=10m/s2，那么：闪光频率为 Hz；小球运动的初速度的大小是 m/s；小球经过B点时的速度大小为 m/s。5、下图是小球平抛运动轨迹中的三点,测得A、B间和B、C间的水平距离分别为x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B间和B、C间的竖直距离分别为y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,则小球平抛的初速度为 米/秒;小球经过B点时的竖直分速度为米/秒. 6、某学生在做“研究平抛物体运动”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，根据图17所示，求出物体做平抛运动的初速度为_ 。(g取10 ms2) 6.11.平抛运动实验练习题参考答案1、答： 2 (2分) 1.5 (2分) 0.0125 ( 3分)2、答：ll.(共12分) （l） 画出三条两两之间等距离 （x）的与 Y轴平行的竖线，分别与轨迹曲线交于A、B、C三点，过这三点各作一条垂直于Y轴的线.测量A、B之间的竖直距离y1和A、C之闻的竖直距离y2,根据以上数据可算出初速.（4分）（2） 刻度尺 （2分）(3) (6分)3、解：(13分) (1)设14之间时间为T，竖直方向有：(2.5-1.5)10-210 mgT2所以T = 0.1 s （3分）水平方向:0.510-2310 mv0T所以v0=1.5 m/s （3分）(2)设物体在1点的竖直分速度为v1y14竖直方向：1.510-210 m=v1yT+gT2 解得v1y=1 m/s 因v1y0，所以1点不是抛出点 （2分）设抛出点为O点，距1水平位移为x m，竖直位移为y m，有:水平方向 x=v0t竖直方向： 解得t= 0.1 s （1分）x=0.15 m=15 cm （2分）y=0.05 m=5 cm （2分）即抛出点距1点水平位移为15 cm，竖直位移为5