實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)

1、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)07年上海虹口區(qū)教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)三年上海虹口區(qū)教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)三16 06年年5月深圳市第二次調(diào)研考試月深圳市第二次調(diào)研考試11（2）07屆屆1月武漢市調(diào)研考試月武漢市調(diào)研考試13(2)07屆南京市第一次調(diào)研測(cè)試屆南京市第一次調(diào)研測(cè)試 12.22007年理綜四川卷年理綜四川卷22(1)2007年上海卷年上海卷17實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。2從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度。從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度。平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看作是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看作是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是水平

2、方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向一個(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)。令小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描的自由落體運(yùn)動(dòng)。令小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即小球做平拋運(yùn)動(dòng)的曲線，建立出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即小球做平拋運(yùn)動(dòng)的曲線，建立坐標(biāo)系，測(cè)出曲線上的某一點(diǎn)的坐標(biāo)坐標(biāo)系，測(cè)出曲線上的某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和和y，根據(jù)重力，根據(jù)重力加速度加速度g的數(shù)值，利用公式的數(shù)值，利用公式y(tǒng)=1/2gt2求出小球的飛行時(shí)求出小球的飛行時(shí)間間t，再利用公式，再利用公式x=vt, 求出小球的水平分速度，即為求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。實(shí)驗(yàn)器

3、材實(shí)驗(yàn)器材: 斜槽，豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板斜槽，豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板, 白紙白紙, 圖釘，小球，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。圖釘，小球，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。1安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。 2調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木

4、板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行.然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中，木板與斜槽的相對(duì)木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中，木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。位置保持不變。 3確定坐標(biāo)原點(diǎn)確定坐標(biāo)原點(diǎn)O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在圖板上的水平投影點(diǎn)球在槽口時(shí)球心在圖板上的水平投影點(diǎn)O，O點(diǎn)即為點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)。坐標(biāo)原點(diǎn)。 4描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：描繪運(yùn)動(dòng)軌跡： 讓小球從斜槽上的定位器處釋放讓小球從斜槽上的定位器處釋放,觀觀察小球

5、的運(yùn)動(dòng)軌跡察小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,并在木板的平面上用手按住卡片并在木板的平面上用手按住卡片,使使卡片上有孔的一面與小球的運(yùn)動(dòng)軌垂直卡片上有孔的一面與小球的運(yùn)動(dòng)軌垂直, 調(diào)整卡片的位調(diào)整卡片的位置置,使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔,而不擦碰孔而不擦碰孔的邊緣的邊緣,然后用鉛筆在卡片缺口上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn)然后用鉛筆在卡片缺口上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn),這就在白紙這就在白紙上記下了小球穿過孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置上記下了小球穿過孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置. 保證小球每保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同次從槽上開始滾下的位置都相同,用同樣的方法用同樣的方法,可找出可找出小球平拋軌跡上的一系列位置小球

6、平拋軌跡上的一系列位置. 取下白紙用平滑的曲線取下白紙用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.5計(jì)算初速度：計(jì)算初速度： 以以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向下的點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向下的y軸和軸和水平向右的水平向右的x軸軸(過過O點(diǎn)作點(diǎn)作y軸的垂線軸的垂線),并在曲線上選取并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個(gè)不同的點(diǎn)六個(gè)不同的點(diǎn),用刻度尺和三角板用刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)測(cè)出它們的坐標(biāo)x和和y，用公式，用公式x=v0t和和y=1/2gt2計(jì)算出小計(jì)算出小球的初速度球的初速度v0，最后計(jì)算出，最后計(jì)算出v0的平均值的平均值,并將有關(guān)數(shù)據(jù)并將有關(guān)

7、數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。記入表格內(nèi)。1實(shí)驗(yàn)中必須保持通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平，方木實(shí)驗(yàn)中必須保持通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平，方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。2小球必須每次從斜槽上同一位置滾下。小球必須每次從斜槽上同一位置滾下。3坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球的球心在木板上的水平端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)。投影點(diǎn)。4要在平拋軌道上選取距要在平拋軌道上選取距O點(diǎn)

8、遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。16（8分）如分）如圖圖a所示是所示是“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的的實(shí)驗(yàn)裝置圖。實(shí)驗(yàn)裝置圖。（1）圖）圖b是正確實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)，其中是正確實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點(diǎn)，則為拋出點(diǎn)，則此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_m/s。（2）在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙，方格邊長(zhǎng)）在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙，方格邊長(zhǎng)L=5 cm，通過實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位，通過實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位置，如圖置，如圖c所示，則該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為所示，則該

9、小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_m/s；B點(diǎn)的豎直分速度為點(diǎn)的豎直分速度為_m/s。O44.132.048.019.6y/cmx/cm圖圖b1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1101 2 3 4 5 6 7 8 910A CB圖圖c圖圖a1.61.52.011、（、（2）在做）在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí),為為了確定小球在不同時(shí)刻所通過的位置了確定小球在不同時(shí)刻所通過的位置,用如圖所示的裝用如圖所示的裝置，將一塊平木板釘上復(fù)寫紙和白紙置，將一塊平木板釘上復(fù)寫紙和白紙,豎直立于槽口前豎直立于槽口前某處且和斜槽所在的平面垂直某處且和斜槽所在的平面垂直,使小球從斜槽

10、上緊靠擋使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞在木板上留下痕跡板處由靜止?jié)L下，小球撞在木板上留下痕跡A；將木板；將木板向后移距離向后移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下下,小球撞在木板上留下痕跡小球撞在木板上留下痕跡B;又將木板再向后移距離又將木板再向后移距離x,小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止?jié)L下小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止?jié)L下,再得到痕跡再得到痕跡C若測(cè)得木板每次后移距離若測(cè)得木板每次后移距離x=20.00cm,A、B間距離間距離y1=4.70cm,B、C間距離間距離y2=14.50cm(g取取9.80m/s2）根）根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量

11、推導(dǎo)出小球據(jù)以上直接測(cè)量的物理量推導(dǎo)出小球初速度的計(jì)算公式為初速度的計(jì)算公式為v0 = (用題中所給字母表示用題中所給字母表示)小球初速度值為小球初速度值為m/sCABx xy2y1擋板擋板12yygx 213.（2）用閃光照相的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，由）用閃光照相的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，由于某種原因，只拍到了部分方格背景及小球的三個(gè)連于某種原因，只拍到了部分方格背景及小球的三個(gè)連續(xù)的瞬時(shí)位置，如圖所示續(xù)的瞬時(shí)位置，如圖所示. 若已知閃光時(shí)間間隔為若已知閃光時(shí)間間隔為t=0.1s，背景每小格邊長(zhǎng)均為，背景每小格邊長(zhǎng)均為l=5.0 cm，則小球，則小球 此次此次平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為平拋運(yùn)動(dòng)

12、的初速度大小為 m/s，由這張照片，由這張照片求出的重力加速度求出的重力加速度g= m/s2.ABC1.01012.2 圖甲是一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中拍攝的小球作平拋圖甲是一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中拍攝的小球作平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分，由于照相時(shí)的疏忽，沒運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分，由于照相時(shí)的疏忽，沒有擺上背景方格板，圖中方格是后來用尺子在相片有擺上背景方格板，圖中方格是后來用尺子在相片上畫的上畫的(圖中格子的豎直線是實(shí)驗(yàn)中重垂線的方向圖中格子的豎直線是實(shí)驗(yàn)中重垂線的方向)，每小格的邊長(zhǎng)均為每小格的邊長(zhǎng)均為5mm.為了補(bǔ)救這一過失，他用為了補(bǔ)救這一過失，他用一把米尺、兩個(gè)三角板對(duì)小球的直徑進(jìn)行了測(cè)量，一把米

13、尺、兩個(gè)三角板對(duì)小球的直徑進(jìn)行了測(cè)量，如圖乙所示如圖乙所示.（取重力加速度（取重力加速度g=10m/s2）則）則（1）小球直徑是）小球直徑是_mm；（2）照相時(shí)閃光頻率為）照相時(shí)閃光頻率為_Hz；（3）小球作平拋運(yùn)動(dòng)的）小球作平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為初速度為 m/s。甲甲單位：?jiǎn)挝唬篶m 0 1 2 3乙乙20.0101.022.(1)在做在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是還需要的是 。 A游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 B秒表秒表 C坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙 D天平天平 E彈簧秤彈簧秤 F重垂

14、線重垂線 實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是 ， A應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下 B斜槽軌道必須光滑斜槽軌道必須光滑 C斜槽軌道末端可以不水平斜槽軌道末端可以不水平 D要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)，記錄的要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 E為了比較準(zhǔn)確地描出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡應(yīng)該用為了比較準(zhǔn)確地描出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡應(yīng)該用一條曲線把所有的點(diǎn)連接起來一條曲線把所有的點(diǎn)連接起來C FA D 17（8分）利用單擺驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)分）利用單擺驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)方案如圖（計(jì)方案如圖（a）所示，在

15、懸點(diǎn)）所示，在懸點(diǎn)O正下方有水平放置正下方有水平放置的熾熱的電熱絲的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷；燒斷；MN為水平木板，已知懸線長(zhǎng)為為水平木板，已知懸線長(zhǎng)為L(zhǎng)，懸點(diǎn)到木，懸點(diǎn)到木板的距離板的距離OO h（hL）。）。（1）電熱絲）電熱絲P必須放在懸點(diǎn)正下方的理由是：必須放在懸點(diǎn)正下方的理由是： 。（2）將小球向左拉起后自由釋放，最后）將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的小球落到木板上的C點(diǎn)，點(diǎn)，O Cs，則小球，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0 。 PMNCO BAO （a）v0保證小球沿水平方向拋出保證小球沿水平方向拋出)Lh(gsv 2答：0（3）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時(shí)）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時(shí)懸線與豎直方向的夾角懸線與豎直方向的夾角 ，小球落點(diǎn)與，小球落點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距點(diǎn)的水平距離離s將隨之改變，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，以將隨之改變，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，以s2為縱坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)、cos 為為橫坐標(biāo)，得到如圖（橫坐標(biāo)，得