2016-2017学年高中物理 专题5.3 实验：研究平抛运动（讲）（基础版）（含解析）新人教版必修2

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1、5.3实验：研究平抛运动一、实验目的1．用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。2．从实验轨迹求平抛物体的初速度。二、实验器材斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，有孔的卡片，刻度尺，重锤线。三、实验原理(1)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹。(2)建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标x、y，据x＝v0t，y＝gt2得初速度v0＝x·四、实验步骤(1)安装调平①将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平。②用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。如图所示。(2)建坐标系把小球放在槽口处，用

2、铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，用重锤线画出过坐标原点的竖直线作为y轴，画出水平向右的x轴。(3)确定小球位置：①将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值。②让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点。③用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。(4)描点得轨迹取下坐标纸，将坐标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

3、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，与轨迹交点记为M1、M2、M3、….若轨迹是一条抛物线，则各点的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)．2．平抛运动水平方向运动性质的判定(1)据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及自由落体下落高度与运动时间的关系：y＝gt2，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、…的点．(2)过这些点作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物体所到达的位

4、置．如图所示．(3)测量出OA、AB、BC、…的水平距离，对比实验测量结果，若各段距离相等，说明水平方向上的运动是匀速直线运动．3．计算平抛运动的物体的初速度(1)在确定坐标原点为抛出点的情况下，在轨迹曲线上任取几点．(2)用刻度尺和三角板分别测出它们的坐标x和y.(3)根据平抛运动水平方向是匀速直线运动(x＝v0t)及竖直方向是自由落体运动(y＝gt2)，分别计算小球的初速度v0，最后计算小球的初速度v0的平均值．六、误差分析1.斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动．2．确定小球运动的位置时不准确．3.量取轨迹上各点坐标时不准确．七、注意事项⑴斜槽末端的切线必

5、须水平。⑵方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。⑶坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点。八、它案设计方案一：喷水法如图甲所示，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，且水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴．水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运动的轨迹描在玻璃板上．方案二：频闪照相法现代影像技术的发展为我们研究平抛运动的轨迹提供了方便．若能拍摄到物体做平抛运动的几张照片(如图乙

6、所示)，就能描绘出平抛运动的轨迹．用数码相机的摄像功能或用数码摄像机都能实现，有条件的学校也可用频闪照相的方法来实现．【典型例题】【例题1】在“研究平抛物体的运动”的实验中：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是。(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用来确定的。(3)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其他操作时准确无误，只有一处失误，即是。(4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为，测量值比真实值要(填“偏大”“偏小”或“不变”)

7、。【解析】(1)斜槽末端水平时小球处处平衡，放在槽口能静止不动。(2)用重垂线来确定竖直线最准确。(3)描绘小球的运动轨迹的起始位置时应描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起点的球心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。(4)根据x＝v0t，y＝gt2，两式联立得：v0＝x，因为坐标原点靠下，造成y值偏小，从而v0偏大。【针对训练】在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝1．25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则(1)写出小球平抛运动的初速度的计