湖南省新田县第一中学高中物理 5.3实验：研究平抛运动课件2 新人教版必修2.ppt

第三节实验 研究平抛运动 一 实验目的1 用实验的方法描出平抛物体的运动轨迹 2 判断平抛运动的轨迹是否为抛物线 3 根据平抛运动的轨迹求其初速度 二 实验原理1 用描迹法逐点画出小球平抛运动的轨迹 2 建立坐标系 如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y ax2的形式 a是一个常量 则轨迹是一条抛物线 三 实验器材斜槽 坐标纸 图钉 方木板 小球 刻度尺 重锤 细线 三角板 铅笔 铁架台 四 实验步骤1 安装调整斜槽将坐标纸用图钉钉在竖直的木板的左上角 如图所示 用平衡法调整斜槽末端水平 直到将小球轻放在斜槽的平直部分的末端 能使小球在平直轨道上的任意位置静止即可 2 调整木板 确定坐标原点用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向 并使木板平面与小球运动轨迹所在平面平行靠近 把小球放在槽口处 用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点o 用铅笔在纸上把这个点记下来 o点即为坐标原点 再利用重垂线画出通过o点的竖直线 3 确定球的位置使小球由斜槽某一位置无初速度滚下 离开水平槽后做平抛运动 先用眼睛确定小球的运动轨迹 然后使小球从同一位置无初速度滚下 在确定的位置附近用铅笔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 建坐标系 描绘轨迹取下坐标纸 以过o点的竖直线作为y轴 过o点的水平线作为x轴 最后将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的轨迹 五 数据处理1 判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示 在x轴上作出等距离的几个点a1 a2 a3 把线段oa1的长度记为l 则oa2 2l oa3 3l 由a1 a2 a3 向下作垂线 与其轨迹交点分别记为m1 m2 m3 若轨迹是一条抛物线 则各点的y坐标和x坐标之间应该具有y ax2的关系 a是待定常量 用刻度尺测量某点的x y两个坐标值代入y ax2求出a 再测量其他几个点的x y坐标值 代入y ax2 若在误差范围内都满足这个关系式 则这条曲线是一条抛物线 六 误差分析1 安装斜槽时 其末端切线不水平 导致小球离开斜槽后不做平抛运动 2 建立坐标系时 坐标原点的位置确定不准确 导致轨迹上各点的坐标不准确 3 小球每次自由滚下时起始位置不完全相同 导致轨迹出现误差 4 确定小球运动的位置时不准确 会导致误差 5 量取轨迹上各点坐标时不准确 会导致误差 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水平部分 将其向两边各轻轻拨动一次 看其是否有明显的运动倾向 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滚下 4 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 1 采用如图所示的实验装置做 研究平抛物体的运动 实验时 除了木板 小球 斜槽 铅笔 坐标纸 图钉之外 下列器材中还需要的是 a 刻度尺b 秒表c 天平d 重垂线 对实验器材 实验操作的考查 2 在 研究平抛物体运动 的实验中 可以测出小球平抛运动时的初速度 实验简要步骤如下 a 让小球多次从 位置上滚下 记下小球穿过卡片孔的一系列位置 b 安装好器材 注意 记下斜槽末端o点和过o点的竖直线 c 测出曲线上某点的坐标x y 用v0 算出平抛运动的初速度 d 取下白纸 以o为原点 以竖直线为轴建立坐标系 用平滑曲线画平抛轨迹 上述实验步骤的合理顺序是 规律总结在本实验操作中 一是要满足小球做平抛运动的条件 二是小球每次的运动情况相同 实验数据的处理 2014 高考安徽卷 甲图甲是 研究平抛物体运动 的实验装置图 通过描点画出平抛小球的运动轨迹 1 以下是实验过程中的一些做法 其中合理的有 a 安装斜槽轨道 使其末端保持水平b 每次小球释放的初始位置可以任意选择c 每次小球应从同一高度由静止释放d 为描出小球的运动轨迹 描绘的点可以用折线连接 2 实验得到平抛小球的运动轨迹 在轨迹上取一些点 以平抛起点o为坐标原点 测量它们的水平坐标x和竖直坐标y 图乙中y x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 乙 图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹 o为平抛的起点 在轨迹上任取三点a b c 测得a b两点竖直坐标y1为5 0cm y2为45 0cm a b两点水平间距 x为40 0cm 则平抛小球的初速度v0为 m s 若c点的竖直坐标y3为60 0cm 则小球在c点的速度vc为 m s 结果保留两位有效数字 g取10m s2 丙 答案 1 ac 2 c 3 2 04 0 规律总结由于平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 所以有关自由落体运动的几个推论在实验数据处理中可以使用 频闪照相法研究平抛运动的规律 如图所示为用频闪摄影方法拍摄的三个同时由同一点出发的小球的运动情况 aa 为a球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹 bb 为b球以速度v被水平抛出后的运动轨迹 cc 为c球自由下落的运动轨迹 通过分析上述三条轨迹可得出什么结论 解析 将b球与a球相比较 可以看出在同一时刻 b球在a球的正下方 说明b球在水平方向上与a球的运动是