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文檔簡介
1、一、實驗目的一、實驗目的1用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡。用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡。2從實驗軌跡求平拋物體的初速度。從實驗軌跡求平拋物體的初速度。二、實驗器材二、實驗器材斜槽,鐵架臺,木板,白紙,小球,圖釘,斜槽,鐵架臺,木板,白紙,小球,圖釘,鉛筆,鉛筆,有孔有孔的卡片的卡片,刻度尺,重錘線。,刻度尺,重錘線。xvt 212ygt 三、實驗原理三、實驗原理 用描跡法用描跡法 平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運動:一是水平方向的勻速直線運動,另一個是動:一是水平方向的勻速直線運動,另一個是豎直方向的自由落體運動。令小球做平拋運動,豎直方向
2、的自由落體運動。令小球做平拋運動,利用描跡法描出小球的運動軌跡,即小球做平利用描跡法描出小球的運動軌跡,即小球做平拋運動的曲線,建立坐標系。拋運動的曲線,建立坐標系。測出曲線上的某一點的坐標測出曲線上的某一點的坐標x和和y,根據(jù)重力加,根據(jù)重力加速度速度g的數(shù)值、利用公式的數(shù)值、利用公式 求出小球飛行求出小球飛行時間時間t,再利用公式,再利用公式 ,求出小球的水平分,求出小球的水平分速度速度 ,即為小球做平拋運動的初速度。,即為小球做平拋運動的初速度。2gvxh 四、實驗步驟四、實驗步驟1、安裝調整斜槽:用圖釘、安裝調整斜槽:用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定
3、斜槽,可用板的左上角固定斜槽,可用平衡法調整斜槽,即將小球平衡法調整斜槽,即將小球輕放在斜槽平直部分的末端輕放在斜槽平直部分的末端處,能使小球在平直軌道上處,能使小球在平直軌道上的任意位置靜止,就表明水的任意位置靜止,就表明水平已調好。平已調好。2、調整木板:用懸掛在槽口的、調整木板:用懸掛在槽口的重錘線重錘線把木板調把木板調整到整到豎直豎直方向、并使木板平面與小球下落的豎方向、并使木板平面與小球下落的豎直面直面平行平行。然后。然后把重錘線方向把重錘線方向記錄到釘在木板記錄到釘在木板的白紙上,固定木板,使在重復實驗的過程中,的白紙上,固定木板,使在重復實驗的過程中,木板與斜槽的相對位置保持不變
4、。木板與斜槽的相對位置保持不變。3、確定坐標原點、確定坐標原點O:把?。喊研∏蚍旁诓劭谔?,用鉛筆記下球放在槽口處,用鉛筆記下球在槽口時球心在白紙上的球在槽口時球心在白紙上的水平投影點水平投影點O,O即為坐標即為坐標原點。原點。4描繪運動軌跡:在木板的平面上用手按住卡片,使描繪運動軌跡:在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面保持水平,調整卡片的位置,使從槽卡片上有孔的一面保持水平,調整卡片的位置,使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔,而不擦碰孔的邊緣。上滾下的小球正好穿過卡片的孔,而不擦碰孔的邊緣。 用鉛筆在卡片缺口處的白紙上點個黑點,這就在白用鉛筆在卡片缺口處的白紙上點個黑點,這就在白紙
5、上記下了小球穿過孔時球心所對應的位置。紙上記下了小球穿過孔時球心所對應的位置。 保證小球每次保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始滑下從斜槽上的同一位置由靜止開始滑下,用同樣的方法,可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。用同樣的方法,可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。5、計算初速度:取下白紙,以、計算初速度:取下白紙,以O點為原點畫出豎直向點為原點畫出豎直向下的下的y軸和水平向右的軸和水平向右的x軸,用平滑的曲線把這些位置軸,用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。xy 用公式用公式xv0t和和ygt2/2計算出小球的初速度計算出小球的初速度v0
6、,最后計算出最后計算出v0的平均值,的平均值,并將有關數(shù)據(jù)記入表格內。并將有關數(shù)據(jù)記入表格內。 在曲線上選取在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點,六個不同的點,用刻度尺和三角板測出它們的坐標用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和和y。五五. .注意事項有:注意事項有:斜槽末端的切線必須水平。斜槽末端的切線必須水平。 方木板必須處在豎直面內且與小球運動軌跡所在的方木板必須處在豎直面內且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行,并使小球的運動靠近圖板但不接觸。豎直平面平行,并使小球的運動靠近圖板但不接觸。 坐標原點坐標原點( (小球做平拋運動的起點小球做平拋運動的起點) )不是槽口的端點,不是槽口的
7、端點,應是小球在糟口時球的球心在木板上的水平投影點。應是小球在糟口時球的球心在木板上的水平投影點。如果是用白紙,則應以小球在糟口時球的球心在木如果是用白紙,則應以小球在糟口時球的球心在木板上的水平投影點為坐標原點,在斜槽末端懸掛重錘板上的水平投影點為坐標原點,在斜槽末端懸掛重錘線,先以重錘線方向確定線,先以重錘線方向確定y y軸方向,再用直角三角板軸方向,再用直角三角板畫出水平線作為畫出水平線作為x x軸,建立直角坐標系。軸,建立直角坐標系。每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。要在平拋軌道上選取距要在平拋軌道上選取距O O點遠些的點來計算球的
8、初點遠些的點來計算球的初速度,這樣可使結果的誤差較小。速度,這樣可使結果的誤差較小。 例例1.(1.(19981998年上海年上海) )在做在做“研究平拋運動研究平拋運動”的實驗時,讓的實驗時,讓小球多次沿同一軌道運動,通過描點法畫出小球做平拋運小球多次沿同一軌道運動,通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡,為了能較準確地描繪運動軌跡,下面列出了一動的軌跡,為了能較準確地描繪運動軌跡,下面列出了一些操作要求,將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上:些操作要求,將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上: A A通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平 B B每次釋放小球的位置必須不同每
9、次釋放小球的位置必須不同 CC每次必須由靜止釋放小球每次必須由靜止釋放小球 D D記錄小球位置用的木條記錄小球位置用的木條( (或凹槽或凹槽) )每次必須嚴格地等距每次必須嚴格地等距 離下降離下降 E E小球運動時不應與木板上的白紙相觸小球運動時不應與木板上的白紙相觸 F F將球的位置記錄在紙上后,取下紙,用直尺將點連將球的位置記錄在紙上后,取下紙,用直尺將點連 成成折線折線 A C E練習練習1.1.在在“研究平拋物體的運動研究平拋物體的運動”實驗時,已備有下實驗時,已備有下列器材:白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、列器材:白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺,還需要
10、下列器材器材中的:刻度尺、鐵架臺,還需要下列器材器材中的: A A、秒表、秒表 B B、天平、天平 CC、重錘線、重錘線 D D、測力計、測力計 C 練習練習2.2.在研究平拋物體運動的實驗中,如果小球每次在研究平拋物體運動的實驗中,如果小球每次從斜槽滾下的初始位置不同,則正確的是從斜槽滾下的初始位置不同,則正確的是 A A小球平拋的初速度不同小球平拋的初速度不同B B小球每次做不同的拋物線運動小球每次做不同的拋物線運動CC小球在空中運動的時間每次均不同小球在空中運動的時間每次均不同D D小球通過相同的水平位移所用時間均不同小球通過相同的水平位移所用時間均不同ABD 練習練習3.3.在研究平拋
11、運動的實驗中,讓在研究平拋運動的實驗中,讓小球多次從斜槽上滾下,在白紙上依小球多次從斜槽上滾下,在白紙上依次記下小球的位置,某甲和某乙得到次記下小球的位置,某甲和某乙得到的記錄紙分別如圖所示,從圖中明顯的記錄紙分別如圖所示,從圖中明顯看出甲的實驗錯誤是看出甲的實驗錯誤是 . .乙的實驗錯誤是乙的實驗錯誤是 . . O甲甲O乙乙槽底不水平槽底不水平 每次釋放小球的高度不同每次釋放小球的高度不同練習練習4.4.下列哪些因素會使本實驗的誤差增大下列哪些因素會使本實驗的誤差增大 ( )A A小球與斜槽之間有摩擦小球與斜槽之間有摩擦B B建立坐標系時,以斜槽末端端口位置為坐標原點建立坐標系時,以斜槽末端
12、端口位置為坐標原點C C安裝斜槽時其末端不水平安裝斜槽時其末端不水平D D根據(jù)曲線計算平拋運動的初速度時在曲線上取作根據(jù)曲線計算平拋運動的初速度時在曲線上取作計算的點離原點計算的點離原點O O較遠較遠BC 例例2如圖為某小球做平拋運動時,用閃光照相的如圖為某小球做平拋運動時,用閃光照相的方法獲得的相片的一部分方法獲得的相片的一部分,圖中背景方格的邊長為圖中背景方格的邊長為5cm,g=10m/s2,則,則(1)小球平拋的初速度)小球平拋的初速度vo= m/s(2)閃光頻率)閃光頻率f= H2(3)小球過)小球過A點的速率點的速率vA= m/sABC解解:由自由落體運動規(guī)律,:由自由落體運動規(guī)律,
13、y=gt 2=20.05=0.1mt=0.1s f=10Hzx=v0 t v0 =x/t=30.05/0.1=1.5m/svBy =(y1+y2)/2t = 80.05/0.2=2m/svAy = vBy gt = 2-1 =1m/svA2 = vAy2 + v02 =1+2.25=3.25vA=1.8m/s1.5101.8練習練習1 1、在、在“研究平拋運動研究平拋運動”實驗中,某同學只記錄了實驗中,某同學只記錄了小球運動途中的小球運動途中的A A、B B、CC三點的位置,取三點的位置,取A A點為坐標原點為坐標原點,則各點的位置坐標如圖所示,當點,則各點的位置坐標如圖所示,當g g10 m
14、/s10 m/s2 2時,時,下列說法正確的是(下列說法正確的是( )A.A.小球拋出點的位置坐標是小球拋出點的位置坐標是(0(0,0)0)B.B.小球拋出點的位置坐標是小球拋出點的位置坐標是(-10(-10,-5)-5)C.C.小球平拋初速度為小球平拋初速度為2m/s2m/s D.D.小球平拋初速度為小球平拋初速度為1m/s1m/sBD n質量為m的物體受到一組共點恒力作用而處于平衡狀態(tài),當撤去某個恒力F1時,物體可能做( )nA勻加速直線運動; B勻減速直線運動;nC勻變速曲線運動; D變加速曲線運動。n6、物體從某一確定高度以v0初速度水平拋出,已知落地時的速度為vt,它的運動時間是 )
15、gvvt0gvvt20gvvt220222t0vvgA B C D n.如圖14所示,某一小球以v0= 10 m/s的速度水平拋出,在落地之前經過空中A、B兩點,在A點小球速度方向與水平方向的夾角為45,在B點小球速度方向與水平方向的夾角為60(空氣阻力忽略不計,g取10 m/s2).以下判斷中正確的是( )n如圖所示,從傾角為的斜面上某點先后將同一球以不同的初速度水平拋出,小球均落在斜面上,當拋出速度為 時,小球到達斜面時速度方向與斜面的夾角為1,當拋出速度為時,小球到達斜面時速度方向與斜面的夾角為2,則( )A、當 時, B、當 時,C、無論關系如何,均有 D、 的關系與斜面傾角有關解析解
16、析:(1):(1)先求先求T, T,據(jù)據(jù)221hhgT求得求得:T=0.1s:T=0.1s00.2/0.1Svm sT =2m/s(2 2)120.3/22 0.1Bhhvm sT =1.5m/s(3 3)設拋出點在)設拋出點在A A點上方高度為點上方高度為h,h,下落到點下落到點A A的時間為的時間為t t, ,則有則有: :211()2hhg tT 2211(2 )2hhhg tT 由此兩式可求得由此兩式可求得h=0.0125mh=0.0125m若只有米尺,將玩具手槍子彈從某一高度處水平射若只有米尺,將玩具手槍子彈從某一高度處水平射出,用米尺測量射出時離地面的高度出,用米尺測量射出時離地面
17、的高度h h和水平射程和水平射程s s,則子彈初速度則子彈初速度hgstsv20例例4.利用手頭的常用儀器,粗略測定玩具手槍子彈射利用手頭的常用儀器,粗略測定玩具手槍子彈射出時的初速度。除玩具手槍外,所給的測量儀器為:出時的初速度。除玩具手槍外,所給的測量儀器為:只有秒表;只有秒表;只有米尺。只有米尺。解:解:若只有秒表,將玩具手槍從地面豎直向上發(fā)射子若只有秒表,將玩具手槍從地面豎直向上發(fā)射子彈,用秒表記下從發(fā)射到子彈落到地面所用的時間彈,用秒表記下從發(fā)射到子彈落到地面所用的時間t t,則子彈上升的時間為則子彈上升的時間為t/2t/2,故子彈初速度,故子彈初速度v v0 0=gt/2=gt/2
18、。05年南京質量檢測二年南京質量檢測二11(2)、某同學設計了一個研究平拋運動的實驗裝置,如圖。某同學設計了一個研究平拋運動的實驗裝置,如圖。在水平桌面上放置一個斜面,讓鋼球從斜面上由靜在水平桌面上放置一個斜面,讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下,鋼球滾過桌邊后便做平拋運動。在鋼球拋止?jié)L下,鋼球滾過桌邊后便做平拋運動。在鋼球拋出后經過的地方放置一塊水平木板,木板由支架固出后經過的地方放置一塊水平木板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通過豎直標尺讀出,木定成水平,木板所在高度可通過豎直標尺讀出,木板可以上下自由調節(jié)。在木板上固定一張白紙。該板可以上下自由調節(jié)。在木板上固定一張白紙。該同學在完成裝置安裝
19、后進行了如下步驟的實驗:同學在完成裝置安裝后進行了如下步驟的實驗:鋼球Oabc答案:答案:A實驗前在白紙上畫一條直線,并在線上標出實驗前在白紙上畫一條直線,并在線上標出a、b、c三點,且三點,且abbc,如圖。量出,如圖。量出ab長度長度L=20.00cm。 B讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下,調節(jié)木板讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下,調節(jié)木板高度,使得鋼球正好擊中高度,使得鋼球正好擊中a點,記下此時木板離桌面的點,記下此時木板離桌面的高度高度h170.00cm。C讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下,調節(jié)木板讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下,調節(jié)木板高度,使得鋼球正好擊中高度,使得鋼球正
20、好擊中b點,記下此時木板離桌面的點,記下此時木板離桌面的高度高度h280.00(cm)。)。D讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下,調節(jié)木板讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下,調節(jié)木板高度,使得鋼球正好擊中高度,使得鋼球正好擊中c點,記下此時木板離桌面的點,記下此時木板離桌面的高度高度h3100.00cm。則該同學由上述測量結果即可粗。則該同學由上述測量結果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小測出鋼球的平拋初速度大小vo= m/s,鋼球擊中,鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為點時其豎直分速度大小為vby= m/s。已知鋼球的。已知鋼球的重力加速度為重力加速度為g=10m/s2,空氣阻力不計。,空氣阻力不計。2.01.5答案:答案:解:解:按題意畫出運動示意圖如圖示:按題意畫出運動示意圖如圖示:L8070100Lcab由勻變速運動的特點由勻變速運動的特點: h=gT2 h=(100-80)- (80-70)=10 cm =0.1mT=0.1sv0=L /T=2 m/s vby=(h3 h1 ) /2T =1.5 m/s 鋼球Oabc例例5. 某同學設計了一個研究平拋運動的實驗。實驗裝置某同
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