实验：研究物体平抛运动

《实验：研究物体平抛运动》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一、研究平抛物体的运动【重要知识提示】1．实验目的、原理(1)实验目的：(a)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：(a)平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速直线运动，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)在水平分运动中，运用x=v•t；在竖直分运动中，运用y=1/2gt2或△y=gT2．2．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，在方形硬纸上沿中

2、间实线挖出一个孔，孔宽(A)应稍大于钢球直径，孔长(B)一般大于钢球直径．3．实验步骤及安装调整(1)描述平抛物体运动的轨迹：(a)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．说明如果没有水准仪，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)用图钉将白纸钉在木板上，让木板左上方靠近槽口处桌面边缘，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白纸上描点O，并过。沿重垂线用直尺描出竖直方向；(d)选择钢

3、球从槽上滚下的合适初位置Q，在Q点放上挡球板；(e)将小球从斜槽上释放，用中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，在小孔靠近纸面所在处做上记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点；(f)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。为坐标原点，用三角板在白纸上建立z0夕坐标系；(b)在轨迹线上选取点M，并测出它的坐标值(z，y)，代人公式计算水平初速度；(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

4、量值．4．注意事项(1)在调整安装时，应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、竖直且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.(2)在实验中应使用斜槽挡球板，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.(3)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．(4)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

5、算，这样可减小误差．【典型范例导析】【例1】在“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)释放小球时，应选择合适的初位置，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，

6、因此，在实验时，应在斜槽上配套安装挡球板．若没有配备挡球板，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可知：近年来考查学生动手操作能力的试题几乎年年都有，这充分体现了学生亲自动手操作实验的必要性．本例题以“研究平抛物体运动”实验为例说明：为尽量减小实验误差，在对实验器材的安装、调整中，既要有严格的操作要求，又要有灵活处理的方法，学生手脑并用尤为必要．【例2】在“研究平抛物体运动”实验中，某同学在建立直角坐标系时，有一处失误．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

7、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”)．解析(1)坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处，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O’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而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