高中物理知识全解 6.6 平抛运动

1 高中物理知识全解高中物理知识全解 6 6 平抛运动平抛运动 实验目的 通过实验进一步明确平抛物体的运动是竖直方向的自由落体运动与水平方向的匀速直线运 动的合运动 学会通过平抛物体运动的轨迹计算物体的初速度 实验原理 平抛运动的特点 水平方向做匀速直线运动 竖直方向上做自由落体运动 实验器材 平抛运动实验器 小球 刻度尺 描迹记录纸 复写纸 图钉 重锤线 实验步骤 1 将平抛运动实验器置于桌面 装好平抛轨道 使轨道的抛射段处于水平位置 把小球放 在斜槽的水平部分 小球能保持静止而不向任何方向滚动 说明斜槽抛射段是水平面的 调节调平螺丝 观察重垂线或气泡水准 使面板处于竖直平面内 防止小球在下落过程中 与面板发生磨擦 卡好定位板 装置如下图所示 2 在描迹记录纸 或用白纸 上放一张复写纸 紧贴记录面板用压纸板固定在面板上 使横 坐标 x 轴在水平方向上 纵坐标 y 轴沿竖直方向向下 若用白纸 可事先用铅笔在纸上画 出 x y 坐标轴线 并注意使坐标原点的位置与钢球球心刚离开轨道时在木板上的投影重 合 坐标原点不是槽口的端点 即坐标原点在槽口的端点上方 r 处 r 为小球半径 记录纸要靠近斜槽边缘且至少高于斜槽 r r 为小球半径 以便使原点落在记录纸上 3 把接球挡板拉到最上方一格的位置 将定位板定在某一位置固定好 钢球紧靠定位板静 止释放 球沿轨道向下运动 以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出 下落的钢球打 在面板的接球挡板上 同时在面板上留下一个印迹点 4 再将接球挡板向下拉一格 重复上述操作方法 打出第二个印迹点 如此继续下拉接球 挡板 直至最低点 即可得到平抛的钢球下落时的一系列印迹点 5 变更定位板的位置 即可改变钢球平抛的初速度 更换记录纸 复写纸 按上述实验操 作方法 便可打出另一系列印迹点 6 取下记录纸 将各次实验所记录的点用平滑曲线连接起来 即可得到以不同的初速度做 平抛运动的轨迹图线 7 完成实验 整理仪器 数据处理 原理 水平方向上做匀速直线运动 竖直方向上做自由落体运动 1 在轨迹线上取三个点 使相邻两个点的水平距离相等 设为L 则 2 0 0 2 g yyg Lt L t 竖直方向上某一段时间t内的平均速度等于竖直方向 上该段时间t内的中间时刻的瞬时速度 22 0 2220 2 2 0 tan ty tt y t y ty t y t t 为时间内对应的中间时刻点的合速度 水平分速度为 为时间内对应的中间时刻点的速度偏转角 拓展 求得某点的速度后再结合其它信息可以求出平抛运动抛出点的具体位置 例题 如下图所示 在 研究平抛物体运动 的实验中 有一张印有小方格的纸记录轨迹 小方格的边长 L 2 5 cm 若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的a b c d所 示 相邻两个点的水平距离相等均为 2L 则小球平抛的初速度的计算式为 0 用 L g 表示 其值为 m s 小球在b点的速度大小为 m s 取 g 10 m s2 计算结果全部取 2 位有效数字 解 在轨迹线上取三个点a b c 它们相邻两个点的水平距离相等均为 2L 注意 解题时所给图象的顶点不一定是坐标原点 例 上图二中的点 A 不一定是坐标原点 故解题时不能利用这一性质求解 一般根据题目信息可以推导出坐标原点的确切位置 注意 可以结合平抛运动的其它公式 性质综合求解 注意事项 1 为了保证实验精度 必须保证记录面板处于竖直平面内 使平抛轨道的平面靠近面板 2 安放记录纸时 要使坐标原点与抛体的 抛出点 重合 这样才能正确地确定抛体运动轨 迹的起始点 从而确定轨迹上任意点的 x y 坐标 3 应尽量使描出的平抛轨迹占满白纸 让得到的图象尽可能的大些 以便减小实验误差 数据处理时选取离 抛出点 较远的点分析求解误差更小 4 描绘同一轨迹线时 小球都要从同一位置静止释放 5 描迹记录纸 或用白纸 在下 复写纸在上 误差分析