實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)

1、實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并驗(yàn)證軌跡是一條拋物線。(2) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡求平拋物體的初速度。二、實(shí)驗(yàn)原理平拋運(yùn)動(dòng)可以看做兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合成，一個(gè)是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。在直角坐標(biāo)系上，它們的位移方程分別表示為x= vot、y= 2gt2，令小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用追蹤法逐點(diǎn)描出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，則可作出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的曲線。建立坐標(biāo)系后，對(duì)曲線上的任一點(diǎn)均可求出其橫坐標(biāo)X、縱坐標(biāo)y,用公式y(tǒng)= 1gt2可求出小球從原點(diǎn)到該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，再用公式x= vot則可求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。三、實(shí)驗(yàn)器材末端切圖 5 3 1斜槽、小球、方木

2、板、鐵架臺(tái)、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .安裝調(diào)平將帶有斜槽軌道的木板固定在實(shí)驗(yàn)桌上，其末端伸出桌面外，軌道線水平。如圖5-3 1所示。2. 建立坐標(biāo)系用圖釘將坐標(biāo)紙固定于豎直木板的左上角，把木板調(diào)整到豎直位置，使板面與小球的運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面平行且靠近，把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口(軌道末端)時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn) 0, 0點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)，用重垂線畫(huà)出過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的豎直線，作為y軸，畫(huà)出水平向右的 x軸。3. 確定球的位置將小球從斜槽上某一位置由靜止滑下，小球從軌道末端射出，先用眼睛粗略確定做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在某一 x值處的y值，然后讓小球由同一位置自由滾下

3、，在粗略確定的位置附近用鉛筆較準(zhǔn)確地描出小 球通過(guò)的位置，并在坐標(biāo)紙上記下該點(diǎn)。用同樣的方法確定軌跡上其他各點(diǎn)的位置。4. 描點(diǎn)得軌跡取下坐標(biāo)紙，將坐標(biāo)紙上記下的一系列點(diǎn)，用平滑曲線連起來(lái)，即得到小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡。五、數(shù)據(jù)處理1. 計(jì)算初速度在小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡上選取分布均勻的六個(gè)點(diǎn)一一A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板測(cè)出它1們的坐標(biāo)(x, y),并記錄在下面的表格中，已知g值，利用公式y(tǒng)= 2gt2和x = vot，求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度vo,最后算出vo的平均值。ABCDEFx/mmy/mmvo= xj g/2y /(m s 1)vo的平均值2 .驗(yàn)證軌跡是拋物線拋物線的數(shù)學(xué)表達(dá)

4、式為 y= ax2，將某點(diǎn)(如B點(diǎn))的坐標(biāo)x、y代入上式求出常數(shù) a,再將其他點(diǎn)的坐 標(biāo)代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對(duì)各點(diǎn)的坐標(biāo)近似都成立，則說(shuō)明所描繪得出的曲線為拋物 線。六、誤差分析(1) 斜槽末端沒(méi)有調(diào)水平，小球離開(kāi)斜槽后不做平拋運(yùn)動(dòng)。(2) 確定小球運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)不準(zhǔn)確。(3) 量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)不準(zhǔn)確。七、注意事項(xiàng)(1) 實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(檢驗(yàn)是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端任一位置，看其是否能靜止)。(2) 方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。(3) 小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。(4) 坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)

5、是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)。(5) 小球開(kāi)始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為 宜。的細(xì)管，其中圖 5 3 2(6) 在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)0點(diǎn)較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來(lái)計(jì)算初速度。八、獲得平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的其他方法1.噴水法如圖5- 3-2所示，倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開(kāi)口一根彎成水平，加上一個(gè)很細(xì)的噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。將它描在背后的紙上，進(jìn)小球的水平行分析處理。2. 頻閃照相法用數(shù)碼照相機(jī)可記錄下平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，如圖5 3 3所示。由于相鄰兩幀照片間的時(shí)間間隔是相等的，只要測(cè)量相鄰兩照片上位

6、移，就很容易判斷平拋運(yùn)動(dòng)水平方向上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。圖實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟例1在“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步 驟如下:A .讓小球多次從 位置上滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。B .安裝好器材，注意 ，記下平拋初位置 0點(diǎn)和過(guò)0點(diǎn)的豎直線。C 取下白紙，以 0為原點(diǎn)，以豎直線為 y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫(huà)出平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡。(1) 完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 。解析(1)A中為了保證小球每次平拋初速度相同，軌跡重合，應(yīng)讓小球從同一位置滾下。B中為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，要注意斜槽末端切線水平。上述實(shí)驗(yàn)步驟的

7、合理順序是BAC。答案(1)A .同一 B .斜槽末端切線水平(2)BAC實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理例2在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,的邊長(zhǎng)L = 1.25 cm。若小球在做平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖所示，則小球平拋的初速度V0 =(g 取 9.8 m/s2)。小方格b、c、d(用 L、g圖 5 3 4解析根據(jù)題意，仔細(xì)審查圖中 a、b、c、d四點(diǎn)的相對(duì)位置，發(fā)現(xiàn)相鄰的兩點(diǎn)間的水平距離均為2L,貝幽體在相鄰的兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，設(shè)這個(gè)相等時(shí)間為To,由于豎直方向是加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，由Ay = aT(5)計(jì)算公式為解析如圖所示。 安裝時(shí)要注意彈射器應(yīng)固定，且彈射器發(fā)射方向保持水平。 實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量彈丸射出的水

8、平距離x和彈射器與水平地面高度差可得L = gT0,再由水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)得2L= voTo,聯(lián)立上述兩式解得 vo= 2，Lg = 0.70m/s。答案2 ,Lg 0.70 m/s創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)例3試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器彈丸出射初速度的實(shí)驗(yàn)方法。提供的實(shí)驗(yàn)器材有：彈射器(含彈丸)、鐵架臺(tái)(帶有夾具)、米尺。(1) 在圖5 3-5中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)示意圖。圖 5 3 5(2) 在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注意： 。(3) 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的量(在示意圖中用字母標(biāo)出): O(4) 在彈射器高度不變情況下多次實(shí)驗(yàn)，取X1, X2,，Xn平均值X作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。答案見(jiàn)解析由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等

9、，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是隨堂基礎(chǔ)鞏固1 安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是()A .保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小B .保證小球飛出時(shí)，初速度水平C .保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等D 保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線解析：安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是保證小球以水平初 速度拋出做平拋運(yùn)動(dòng)，故 B正確。圖 5 3 6答案：B2某學(xué)生在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，描出了如圖5-3 6所示的幾其中偏差較大的實(shí)驗(yàn)點(diǎn) B出現(xiàn)的原因可能是()A .小球滾下的高度較其他各次高B 小球滾下的高度較其他各次低C .小球滾下時(shí)具有一定的初

10、速度D .以上說(shuō)法均有可能y軸，所以可能解析：小球滾下的高度越低，其做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度越小，其軌跡線越陡，越靠近 原因?yàn)锽。答案：B3. 在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了求平拋運(yùn)動(dòng)物體的初速度，需直接測(cè)量的數(shù)據(jù)有( )A .小球開(kāi)始滾下的高度B .小球在空中飛行的時(shí)間C .運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn) P的水平坐標(biāo)D .運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn) P的豎直坐標(biāo)解析：由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，豎直方向 y= 1gt2，水平方向X= Vot,因此V0= x.，可見(jiàn)只要測(cè)得軌跡上某點(diǎn)P的水平坐標(biāo)X和豎直坐標(biāo)y,就可求出初速度 V0,故C、D正確。動(dòng)的起求出物答案：CD4某同學(xué)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，忘記記下小球做平拋運(yùn) 點(diǎn)位置O

11、, A為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置，根據(jù)如圖5 3 7所示,體做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為 m/s。 (g取10 m/ s2)圖 5 3 7解析：由題圖可知 AB、BC間的豎直距離 yAB = 15 cm = 0.15 m , yBc= 0.25 m因?yàn)閤ab = xbc = 0.20 m,所以小球從 A運(yùn)動(dòng)到B與從B運(yùn)動(dòng)到C的時(shí)間相同，設(shè)此時(shí)間為t。據(jù)yBcyAB= gt2 得yBc yAB0.25 0.1510s= 0.10 So又因?yàn)?xab= vot，所以 vo=-p = 010 m/s = 2.0 m/s。答案：2.05. 在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)描點(diǎn)法畫(huà)出小球的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，

12、并求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。實(shí)驗(yàn)裝置如圖5- 3-8所示。圖 5-3 8(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，實(shí)驗(yàn)前要檢查木板是否水平，請(qǐng)簡(jiǎn)述你的檢查方法： (2)關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下說(shuō)法正確的是()A 小球釋放的初始位置越高越好B 每次小球要從同一高度由靜止釋放C 實(shí)驗(yàn)前要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直D 小球的平拋運(yùn)動(dòng)要靠近但不接觸木板解析：(1)小球放在斜槽的末端任一位置都靜止，說(shuō)明末端切線水平無(wú)傾角。(2)下落高度越高，初速度越大，一是位置不好用眼捕捉觀察估測(cè)，二是坐標(biāo)紙上描出的軌跡圖線太靠上邊，坐標(biāo)紙利用不合理，A錯(cuò)；每次從同一高度釋放，保證小球每次具有相同的水平速度，B對(duì)；木

13、板要豎直且讓球離開(kāi)木板，以減少碰撞和摩擦，故C、D對(duì)。答案：(1)將小球放在斜槽的末端任一位置，看小球能否靜止(或用水平儀檢查木板是否水平 )(2)BCD (1)平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。如圖5 3 9所示為研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)把兩個(gè)小鐵球分別吸在電磁鐵C、E上，然后切斷電磁鐵C的電源，使電磁鐵 C上的小鐵球從軌道 A射出，并在射出時(shí)碰到碰撞開(kāi)關(guān)S,使電磁鐵E斷電釋放它吸著的小鐵球，兩鐵球同時(shí)落到地面。這個(gè)實(shí)驗(yàn)()圖 5 3 9A 只能說(shuō)明上述規(guī)律中的第條B 只能說(shuō)明上述規(guī)律中的第條C .不能說(shuō)明上述規(guī)律中的任何一條D 能同時(shí)說(shuō)明上述兩條規(guī)律(2)如圖5 3 10所示為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5cm。如果取 g = 10 m/s2，那么:圖 5 3 10 閃光頻率是多少? 小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度是多少？ 小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度是多少。解析：(1)由于左端小鐵球平拋的同時(shí)，右端小鐵球開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，且兩球同時(shí)落地，說(shuō)明平 拋的小鐵球在豎直方向上和右端小鐵球做同樣的運(yùn)動(dòng)，也做自由落體運(yùn)動(dòng)，但無(wú)法說(shuō)明平拋小鐵球在水 平方向的運(yùn)動(dòng)，故只有 B正確。A、B、C三點(diǎn)水平間隔相等