平抛运动的实验.docx

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1、3　实验：研究平抛运动[学习目标]　1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线.3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法．一、描绘平抛运动的轨迹1．实验原理用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹．2．实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、白纸、铁架台．3．实验步骤(1)按图1甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)．图1(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过

2、O点画出竖直的y轴和水平的x轴．(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点．(4)将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示．4．注意事项(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)．(2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅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由静止释放．(4)坐标

3、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，以使小球做平抛运动的轨迹由白纸的左上角一直到达右下角为宜．二、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法一　公式法1．原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点，建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标应具有y＝ax2的关系，而且同一轨迹a是一个特定的值．2．验证方法用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入y＝ax2中求出常量a，看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数．方法二　图象法建立y－x2坐标系，根据

4、所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2值，在y－x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值．三、计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度可以分为两种情况1．平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离坐标原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0.8/8因x＝v0t，y＝gt2，故v0＝x.2．平抛轨迹残缺(即无抛出点)在轨迹上任取三点A、B、C(如图2所示)，图2使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相

5、等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2所以t＝所以初速度v0＝＝x.例1　如图3所示，在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：图3A．让小球多次从释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图中a、b、c、d所示．B．按图安装好器材，注意，记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线．C．取下方格纸，以O为原点，以水平线为x轴，竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹．(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．(2)上述实验步骤的合理顺序是．(

6、3)已知图中小方格的边长L＝1.25cm，则小球平抛的初速度为v0＝(用L、g表示)，其值是．(取g＝9.8m/s2)(4)b点的速度vb＝.(用L、g表示)解读　(1)这种方法，需让小球重复同一个平抛运动多次，才能记录出小球的一系列位置，故必须让小球每次由同一位置静止释放．斜槽末端切线水平，小球才会做平抛运动．(3)由Δx＝aT2得两点之间的时间间隔T＝，所以小球的初速度v0＝＝2，代入数据得v0＝0.7m/s.(4)vby＝＝，由vb＝得vb＝＝答案　(1)同一位置静止　斜槽末端切线水平(2)BAC　(3)

7、2　0.7m/s　(4)例2　在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图4所示的装置．8/8先将斜槽轨道的末端调整至水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，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A；将木板向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，再得到痕迹C，若测得木板每次移动距离x＝10.0

8、0cm，A、B间距离y1＝5.02cm，B、C间距离y2＝14.82cm.请回答下列问题：(g取9.8m/s2)图4(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？(2)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0＝(用题中所给字母表示)．(3)小球初速度的测量值为m/s.解读　(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同．(2)由题意知，A到B、B到C的时间相等，设为