實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)

1、、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，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1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 = -gt2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)器材斜槽、小球、方木板、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 末端切線水平。如圖 5 3-

2、 1 所示。2.建立坐標(biāo)系動(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)，用重垂線畫出過坐標(biāo)原點(diǎn)的豎直線，作為y 軸,畫出水平向右的 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， 在粗略確定的位置附近 用鉛筆較準(zhǔn)確地描出小球通過的位置， 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，即得到小球平拋運(yùn)動(dòng)軌實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)

3、x= Vot、y=如2,令小用圖釘將坐標(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)(軌道末端)時(shí)球心圖 5 3 1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、三1o角板測(cè)出它們的坐標(biāo)(x,y),并記錄在下面的表格中，已知 g 值，利用公式 y = 2gt2和 x= vt,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= 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)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)

4、 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， 則說明所描繪得出的曲線為拋物線。六、 誤差分析(1) 斜槽末端沒有調(diào)水平，小球離開斜槽后不做平拋運(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。坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)。(5)小球開始滾下的位置高度要適

5、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。(6)在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)O 點(diǎn)較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來計(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)插著兩根兩端開口 的細(xì)管，其中一根彎成水平，加上一個(gè)很細(xì)的噴嘴。4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)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 小球的水平位移，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)。例 1在“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)

6、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 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)

7、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，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(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5-34 中 a、b、c、d 所示，則小球平拋的初速度 vo=_ (用 L、g 表示),其值是_(g 取 9.8 m/s2)。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)間的水實(shí)驗(yàn)原I圖 5-3-3圖 5-3 -平距離均為 2L,則物體在相鄰的兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，設(shè)這個(gè)相等時(shí)間為向是加速度為 g 的勻加速運(yùn)動(dòng)，由Ay= aT1 2 3 4可得 L = gTL 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=

8、 2 Lg = 0.70 m/s。答案2 Lg 0.70 m/s創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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。在圖 5-3-5 中畫出實(shí)驗(yàn)示意圖。彈射器圖 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): _由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是(5)計(jì)算公式為解析如圖所示。2 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。3 實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量彈丸射出的水平距離x 和彈射器與水平地面高度差在彈射器高度不變情況下多次實(shí)驗(yàn)，取X

9、i, X2,，Xn平均值-作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4 安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，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To,由于豎直方例 3O答案見解析隨堂基礎(chǔ)鞏固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。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 所示的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，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

10、度較其他各次低C.小球滾下時(shí)具有一定的初速度D .以上說法均有可能解析：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 軸，所以可能原因?yàn)?B。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 vo= x2y，可見只要測(cè)得軌跡上某點(diǎn) P 的水平坐標(biāo) x 和豎直坐標(biāo) y,就可求出初速度答案：CD：. I：i I4某同學(xué)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的

11、實(shí)驗(yàn)中，忘記記下小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置 O, A 為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置，根據(jù)如圖5 37所示，求出物體做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為 _ m/s。（g 取 10 m/ s2）鳥心廠圖 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)閄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)vo,故 C、D 正確。y間為 t。據(jù) yBc yAB= gt 得XAB0.20_vo= -p = 00 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)，通過描點(diǎn)法畫

12、出小球的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，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。(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，說明末端切線水平無傾角。(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

13、平速度，B 對(duì)；木板要豎直且讓球離開木板，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)BCD6. (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)又因?yàn)?XAB= Vot，所以圖 5- 3-8實(shí)驗(yàn)()A 只能說明上述規(guī)律中的第條B 只能說明上述規(guī)律中的第條C.不能說明上述規(guī)律中的任何一條D 能同時(shí)說明上述兩條規(guī)律如圖 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：A%圖 5-3- 101閃光頻率是多少？2小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度是多少？3小球經(jīng)過 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)，右端小鐵球開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，且兩球同時(shí)落地，說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)， 但無法說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