打点计时器实验专题详解

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1、-、研究平抛物体的运动【重要知识提示】1.实验目的、原理(1)实验冃的：(小用描迹法描出平抛物体的运动轨迹；(b)求出平抛物体的初速度；(2)实验原理：(Q平抛运动可以看作是山两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速百线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度，另一个是在竖直方向上的自由落体运动.(b)在水平分运动屮，运用x二v・t；在竖直分运动中，运用y=l/2gt2或△y=gTl2.实验器材斜槽(附挡球板和铅锤线)、水准仪、小钢球、木板、竖直固定支架、刻度尺、三角板、白图5-1纸、图钉、定点用的有孔卡片、重垂、铅笔等说明定点用的有孔卡片的制作要求如图5-1所示，在方形倔纸上沿中间实线挖

2、出一个孔，孔宽(A)应稍大于钢球总径，孔长(B)—•般大于钢球直径.3.实验步骤及安装调整(1)描述平抛物体运动的轨迹：(3)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外.借助水准仪调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如图5—2所示.说明如果没冇水准仪，则可将钢球放于槽的末端.调节斜槽后，轻轻拨动钢球，若钢球能在任何位置平衡，说明达到要求；(b)用图钉将白纸釘在木板上，让木板左上方靠近杷i口处桌血边缘,用支架将木板竖直固定，使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行；(C)将小球飞离斜槽末端时的球心位置水平投影到口纸上描点0,并过。沿重垂线用直尺描出竖直方向;(d)选择钢球从槽上滚下的

3、合适初位置Q,在Q点放上挡球板;(e)将小球从斜槽上释放，川屮心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当飞行的小球顺利地穿过卡片上小孔时，在小孔靠近纸而所在处做上记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点；(D把白纸从木板上取下来，将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹.(2)求小球平抛的初速度：(a)以。为朋标原点，用三角板在口纸上建立zO夕处标系;(b)在轨迹线上选取点M,并测出它的处标值(z,计算水平初速度；(c)再在曲线上选取不同点，重复步骤2(b),测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测最值.4.注意事项(1)在调整安装时,应

4、保证斜槽末端切线水平，确保钢球飞出后作平抛运动;应使木板(包括白纸)靠近槽口、竖直「L与小球运动轨迹所在平面平行，确保运动小球靠近木板，但不接触木板.(1)在实验屮应使用斜槽挡球板，保证小球每次均从同一位置无初速释放.说明：斜槽挡球板的位置应恰当，以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角.(2)在取下白纸前，应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置0(钢球球心在图板上的水平投影点，而不是斜槽末端点的投影)，如图5—3所示•确定坐标轴原点，并用重垂线过0作竖直线，以准确确定坐标系的y轴.(3)在轨迹曲线上选点时，应选离坐标原点稍远的点用以测量计算，这样可减小误差.【典型范例导析】【例1】在“

5、研究平抛物体的运动”实验中：(1)在安装斜槽时，如何判断其末端切线是否调整为水平？(2)由于需要通过多次释放小球、描点，才能描绘小球的运动轨迹，那么在进行该步骤时应注意什么？解析(1)调节斜槽使其末端点的切线水平时，最好使用水准仪.如果没有配备水准仪,则可借助小钢球，将其放置于槽的末端，轻轻拨动后，若它能停留在放置的任意位置处，则说明达到要求.(2)在进行该步骤的操作中，应注意两点：(a)W放小球时，M选择合适的初位置，最好使钢球运动轨迹从图板左上角到右下角，以减小测量误差；(b)保证小钢球每次滚下的初始高度相同且均由静止释放，因此，在实验吋，应在斜槽上配套安装挡球板.若没冇配备挡球板

6、，则可用直尺、薄板代替，但不宜直接用手释放.点评研究高考实验试题町知：近年來考查学牛动手操作能力的试题儿乎年年都有，这充分体现了学生亲自动手操作实验的必要性.木例题以“研究平抛物体运动”实验为例说切：为尽虽减小实验误差，在对实验器材的安装、调整中，既要冇严格的操作要求，乂要冇灵活处理的方法，学生手脑并用尤为必要.【例2】在“研究平抛物体运动”实验中，某同学在建立直角处标系时，有一•处失课.设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误.(1)观察如图5—4,可知，他失误之处是・(2)他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比.(选填“偏大”、“相等”或“偏小”

7、).解析(1)处标系原点应建在正飞离斜杷(槽口的小球重心处，即在槽口正上方r(r为小球半径)处.而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处.(2)如图5—5所示，正确的坐标系横轴应建立在x'处，原点应在0'处.在轨迹上取点P,其坐标值真实值为(x，,y，),测量值为(z,y),其中y'>y,x'=x图5-5..图5・4而兀"真=厂，因此"测V"真r真当套用课本实验原理而又错取坐标原点时，该同学得到的测量值偏大.点评无论将坐标原点是取在飞离槽口的球心处