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1、實驗(6):平拋運動一、實驗原理圖二、基本實驗要求1.實驗?zāi)康?1)描出平拋物體的運動軌跡。(2)根據(jù)運動軌跡求平拋物體的初速度。2.實驗原理平拋運動可以看作兩個分運動的合成,一個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。在直角坐標系上,它們的位移方程分別表示為x=v0t和 ,令小球做平拋運動,利用追蹤法逐點描出小球運動的軌跡,則可畫出小球做平拋運動的曲線。建立坐標系后,對曲線上的任一點均可求出其橫坐標x、縱坐標y,用公式 可求出小球從原點到該點的運動時間,再用公式x=v0t則可求出小球做平拋運動的初速度。3.實驗器材坐標紙、金屬小球、帶有斜槽軌道和方木板的豎直固定支架、白紙、

2、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。4.實驗步驟(1)將帶有斜槽軌道和方木板的豎直固定支架固定在實驗桌上,軌道末端切線水平。(2)用圖釘將坐標紙固定于豎直木板的左上角,把木板調(diào)整到豎直位置,使板面與小球的運動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)時球心在木板上的投影點O,O點即為坐標原點,用重垂線畫出過坐標原點的豎直線,作為y軸,畫出水平方向的x軸。(3)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動的小球在某一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確地描出小球通過的位置,并在坐標紙上記下

3、該點。用同樣的方法確定軌跡上其他各點的位置。(不同的器材方法有所不同)(4)取下坐標紙,將坐標紙上記下的一系列點,用平滑曲線連起來,即得到小球平拋運動軌跡。(5)從曲線上選取六個不同點,測出它們的坐標值。(6)根據(jù)坐標,結(jié)合公式x=v0t和 求出小球平拋運動的初速度,并計算其平均值。5.數(shù)據(jù)處理(1)判斷曲線是否是拋物線將所測量的各個點的x、y坐標分別代入 ,看計算得到的a值在誤差允許的范圍內(nèi)是否是一個常數(shù)。建立y-x2坐標系,根據(jù)所測量各點的x、y坐標值分別計算出對應(yīng)的y值和x2值,在y-x2坐標系中描點,擬合各點看是否在一條直線上,求出該直線的斜率即為a值。(2)求平拋運動的初速度在平拋運

4、動軌跡上選取A、B、C、D、E、F六個點,測出它們的x、y坐標值。把測到的坐標值依次代入公式 ,求出小球平拋的初速度,并計算出平均值。6.注意事項(1)實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(檢驗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),要用重垂線檢查坐標紙豎線是否豎直。(3)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。(4)坐標原點不是槽口的端點,應(yīng)是小球出槽口時球心在木板上的投影點。(5)小球開始滾下的位置高度要適中,以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。(6)在軌跡上選取離坐標原點O點較遠的一些點來計算初速度。考點1考點2考點

5、3考點1實驗原理和操作典例典例5(2017浙江4月學考)在研究平拋運動實驗中,(1)圖甲是橫擋條卡住平拋小球,用鉛筆標注小球最高點,確定平拋運動軌跡的方法,坐標原點應(yīng)選小球在斜槽末端點時的。 A.球心B.球的上端C.球的下端在此實驗中,下列說法正確的是。(多選) A.斜槽軌道必須光滑B.記錄的點應(yīng)適當多一些C.用光滑曲線把所有的點連接起來D.y軸的方向根據(jù)重垂線確定甲考點1考點2考點3(2)圖乙是利用圖甲裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片,由照片可判斷實驗操作錯誤的是。 A.釋放小球時初速度不為0B.釋放小球的初始位置不同C.斜槽末端切線不水平(3)圖丙是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置,

6、其中正確的是。 乙 丙 考點1考點2考點3解析: (1)題干中指出用鉛筆標注小球的最高點作為小球軌跡的記錄點,所以坐標原點也應(yīng)選為球的上端,選B。斜槽軌道不必光滑,A錯;記錄的點適當多一點,以便更準確地描出平拋軌跡,B對;為比較準確地描出小球運動的軌跡,將這些點平滑連接起來,C錯;用重垂線確定y軸方向,D對。(2)由題圖可知,小球做斜拋運動,所以斜槽末端沒有水平放置,選C。(3)A沒有水流出,C隨著液面降低,壓力減小,水柱流速不斷減小,C錯,只有B瓶內(nèi)能維持相對穩(wěn)定的氣壓,水柱流速穩(wěn)定。選B。答案: (1)BBD(2)C(3)B考點1考點2考點3考點2實驗數(shù)據(jù)處理典例典例6某物理興趣小組做“研

7、究平拋運動”實驗時,分成兩組,其中一個實驗小組讓小球做平拋運動,用頻閃照相機對準方格背景照相,拍攝到如圖所示的照片,已知每個小方格邊長10 cm,當?shù)氐闹亓铀俣萭取10 m/s2。其中C點處的位置坐標已被污跡覆蓋。考點1考點2考點3(1)若以拍攝的第一點為坐標原點,水平向右和豎直向下為正方向建立直角坐標系,被拍攝到的小球在C點位置的坐標為。 (2)小球平拋的初速度大小為。 (3)另一個實驗小組的同學正確地進行實驗并正確地描繪了運動軌跡,測量了軌跡上的不同點的坐標值。根據(jù)所測到的數(shù)據(jù)以y為縱軸,以x2為橫軸,在坐標紙上畫出對應(yīng)的圖象,發(fā)現(xiàn)為過原點的直線,并測出直線斜率為2,則平拋運動的初速度v

8、0= m/s。 考點1考點2考點3解析: (1)根據(jù)平拋運動的特點,水平方向的坐標為x=3210 cm=60 cm,豎直方向的坐標為y=(1+2+3)10 cm=60 cm,故被拍攝到的小球在C點的位置坐標為(60 cm,60 cm)。考點1考點2考點3考點3實驗創(chuàng)新設(shè)計典例典例7試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射器彈丸出射初速度”的實驗方法。提供的實驗器材有:彈射器(含彈丸,如圖所示)、鐵架臺(帶有夾具)、刻度尺。(1)畫出實驗示意圖。(2)在安裝彈射器時應(yīng)注意:。 (3)實驗中需要測量的物理量(在畫出的示意圖中用字母標出):。 (4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等,在實驗中應(yīng)采取的方法是。 (5)計算公式為。 考點1考點2考點3解析: (1)如圖所示。(2)安裝時要注意彈射器應(yīng)固定,且彈射器發(fā)射方向應(yīng)保持水平。(3)實驗中需測量彈丸射出的水平距離x和彈射器與水平地面的高度差h。(4)在彈射器高度不變的情況下多次實驗,取x1、x2、xn的平均值 作為實驗數(shù)據(jù)。答案: 見解析