平抛运动实验

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1、3实验：研究平抛运动1．实验目的(1)描绘平抛运动的运动轨迹；(2)探究平抛物体的水平方向的运动规律．2．实验器材和装置斜槽、白纸、图钉、木板、小球、重锤线、铅笔和刻度尺．实验装置如图5—3—1所示．3．实验步骤(1)安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板上左上角固定斜槽，可用随遇平衡法调整斜槽末端切线水平，即将小球轻放在斜槽末端的水平轨道任一位置都能静止，表明斜槽已调好．(2)调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板．(3)确定坐标轴：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板

2、上的水平投影点O，O即为坐标原点，再利用重锤线在纸上画出通过O点的竖直线，即竖直轴y.(4)确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位置释放，使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角，重复几次，目测轨迹，确定小球释放点．(5)描绘运动轨迹：让小球由斜槽的释放点自由滑下，并由O点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地确定小球在一x值处(如x＝4cm)的y值．然后使小球从开始时的位置滚下，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(小球刚好经过铅笔尖处)，并在坐标纸上记下这一点，以后依次改变x的值，用同样的方法确定其他各点的位置．取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连

3、接起来，就得小球做平抛运动的轨迹．4．实验注意事项(1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触．(2)小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下．在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差．(3)坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点．(4)计算初速度时，要在平抛轨迹上选取距O点远些的点进行，这样可以使结果更准确．5．水平方向上运动规律的确定(1)根据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及自由

4、落体下落高度与运动时间t的关系得h＝gt2.如图5—3—2所示，在平抛运动轨迹的竖直坐标轴y上，从原点O开始向下取一个坐标为h的点，再找到坐标为4h,9h,16h…的点，则在物体运动的过程中，纵坐标从其中一个位置运动到下一位置所用时间都是相等的．(2)过这些点的水平线与轨迹分别交于A、B、C点，则这些点就是每经过相等时间所到达的位置．(3)测量O、A、B、C各点每两个相邻点间的水平位移，对比实验测量结果，据连续相等时间内水平方向的位移相等，得出实验结论．实验结论：平抛运动的水平方向的运动为匀速直线运动．1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线在x轴上作出等距离的几

5、个点A1、A2、A3……把线段OA1的长度记为l，那么OA2＝2l、OA3＝3l……由A1、A2、A3……向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3……如果轨迹的确是一条抛物线，M1、M2、M3……各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y＝ax2的形式(a是一个待定的常量)．用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入y＝ax2中求出常量a(例如a＝0.23，可以不写单位)，于是知道了代表这个轨迹的一个可能的关系式(即y＝0.23x2)．测量其他几个点的x、y坐标，看是否满足y＝0.23x2.如果在误差允许范围内上式成立，即可确定抛体的轨迹是一条抛物线．2

6、．计算平抛物体的初速度在后面介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽略空气阻力的作用．这样，抛体在竖直方向只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于g，它的y坐标的变化符合匀加速运动的规律：y＝gt2.于是，测量某点的下落距离，例如在M3点的下落距离y3(如图5—3—3)，根据这个数据就可以算出抛体下落到这点所用的时间t3.再测出M3点对应的横坐标x3，根据x3＝v0t3就可以得到抛体的初速度v0＝x33．其他获得平抛运动轨迹的方法(1)喷水法如图5—3—4，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴．水从喷嘴

7、中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹．将它描在背后的纸上，进行分析处理．(2)频闪照相法用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图5—3—5所示．由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点．题型一对实验原理和操作步骤的考查【例1】在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、圆钉之外，下列器材中还需要的是________．A．游标卡尺B．秒表C．坐标纸D．天平E．弹簧秤F．重垂线实验中，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

8、由滑下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端可以不水平