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1、实验:研究平抛物体的运动,一、实验目的 1.描出平抛运动物体的轨迹。 2.求出平抛运动物体的初速度。 二、实验原理 平抛运动可看作两个分运动的合成:一是水平方向的匀速直线运动,另一个是竖直方向的自由落体运动。则水平方向x=v0t,竖直方,三、实验器材 斜槽、坐标纸、图钉、重垂线、木板及竖直固定支架、铅笔、三角板、金属小球和刻度尺。,探究突破,典例剖析,一、实验步骤 1.将固定有斜槽的木板放在实验桌上,检查调节斜槽末端至水平,检查木板是否水平(如图所示)。 2.用图钉把坐标纸钉在竖直的木板上,固定时用重垂线检查坐标纸的竖线应在竖直方向,选择斜槽末端所在的点为坐标原点,从坐标原点O画出竖直向下的y
2、轴。 3.使小球从斜槽的某一固定位置自由滑下,由O点开始做平抛运动。,探究突破,典例剖析,4.先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后用铅笔较准确地确定小球通过的位置,并在坐标纸上记下这一点。以后依次改变x值,用同样的方法确定其他各点的位置(要注意每次都使小球从斜槽上同一位置开始由静止运动)。 5.把坐标纸从木板上取下来,用三角板过O点作竖直线y轴的垂线,定为x轴,再将上面依次记下的一个个点连成光滑的曲线,这就是平抛小球的运动轨迹。,探究突破,典例剖析,二、数据处理 1.在平抛运动轨迹上选取A、B、C、D、E五个点,测出它们的x、y坐标值,记录到表格内。 2.把测到的坐标值依
3、次代入公式v0=x ,求出小球平抛的初速度,并计算出平均值。,探究突破,典例剖析,三、误差分析 1.安装斜槽时,其末端切线不水平。 2.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点,实际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点。 3.小球每次自由滚下的位置不完全相同。 4.数据测量时,测量不准确而产生误差。,探究突破,典例剖析,四、注意事项 1.保证斜槽末端点的切线水平,方木板竖直且与小球下落的平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触。 2.小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。 3.小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球的重心在木板上的水平投影点。 4.小球在斜槽上开始滚下
4、的位置要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。 5.要选取距O点远些的点来计算小球的初速度,这样可减小误差。,探究突破,典例剖析,类型一 实验器材、操作的考查 【例1】 (1)在做研究平抛物体的运动实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是 。 A.游标卡尺 B.停表 C.坐标纸 D.天平 E.弹簧测力计 F.重垂线 (2)关于实验,下列说法正确的是( ) A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B.斜槽轨道必须光滑 C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些 D.斜槽轨道末端可以不水平,探究突破,典例剖析,解析:(1)实验中需要在坐标纸
5、上记录小球的位置,描绘小球的运动轨迹,需要利用重垂线确定坐标轴的y轴,故C、F是需要的。 (2)使小球从斜槽上同一位置滑下,才能保证每次的轨迹相同,A正确;斜槽没必要必须光滑,只要能使小球滑出的初速度相同即可,B错误;实验中记录的点越多,轨迹越精确,C正确;斜槽末端必须水平,才能保证小球离开斜槽后做平抛运动,D错误。 答案:(1)C、F (2)AC,探究突破,典例剖析,类型二 实验数据处理 【例2】在研究平抛物体的运动的实验中,某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C,如图所示。以A为坐标原点,建立坐标系,各点坐标值已在图中标出。g取10 m/s2,求: (1)小球做平抛运动时初速度的大小; (2
6、)小球做平抛运动的初始位置坐标。,探究突破,典例剖析,解析:(1)如题图所示,小球在AB段、BC段水平位移相等,而小球在水平方向做匀速运动,因此小球在这两段的运动时间tAB=tBC=T。 小球在竖直方向做自由落体运动,由y=gT2得T=0.1 s,(2)由于小球在竖直方向上做自由落体运动,小球在B点的竖直分速度大小等于AC段在竖直方向平均速度大小。,小球从抛出点O到A点历时:tOA=tOB-T=0.1 s,故O点坐标值为(-10 cm,-5 cm)。 答案:(1)1 m/s (2)(-10 cm,-5 cm),1,2,3,4,1.在研究平抛物体的运动的实验中,不会增大实验误差的是( ) A.小
7、球每次自由滚落的高度不同 B.斜槽末端不水平 C.小球飞行过程受到空气阻力不能忽略 D.斜槽与小球之间有摩擦 解析:为保证小球每次做平抛运动的初速度相同,每次释放小球时应在斜槽上的同一位置,选项A错误;斜槽末端不水平,小球离开斜槽后不做平抛运动,选项B错误;小球飞行过程受到空气阻力作用,它不做平抛运动,运动轨迹不是严格的抛物线,选项C错误;实验中只要求小球离开槽末端的瞬时速度水平相同就可以了,即使斜槽与小球间有摩擦,这一要求也能做到,选项D正确。 答案:D,1,2,3,4,2.在研究平抛物体的运动的实验中,为减小空气阻力对小球的影响,小球应选择( ) A.实心小铁球 B.空心铁球 C.实心小木
8、球 D.以上三种球都可以 解析:在本实验中,应该选用密度大、体积小的小球,以减少空气阻力对小球运动的影响。 答案:A,1,2,3,4,3.在研究平抛物体的运动的实验中,可以测出小球经过平抛运动的初速度。实验简要步骤如下: A.让小球多次从同一位置上滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置。 B.安装好器材,注意斜槽末端切线水平,记下斜槽末端O点和过O点的竖直线。 C.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0=x 算出平抛运动的初速度。 D.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴、过O点的竖直线的垂线为x 轴,建立坐标系,用平滑曲线画出平抛轨迹。 上述实验步骤的合理顺序是 。 答案:BADC,1,2,3,4
9、,4.(1)研究平抛运动,下面哪些做法可以减小实验误差( ) A.使用密度大、体积小的钢球 B.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 C.实验时,让小球每次都从同一高度由静止开始滚下 D.使斜槽末端的切线保持水平 (2)某同学在做研究平抛运动的实验中,忘记记下小球做平抛运动的起点位置O,A为小球运动一段时间后 的位置,根据如图所示,求出小球做平抛运动的初速度为 m/s。(g取10 m/s2),1,2,3,4,解析:(1)研究平抛运动时,钢球体积越小,所受空气阻力越小,并且记录小球通过的位置越准确,A正确;小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下,可保证小球的初速度不变,与钢球和斜槽间的摩擦无关,B错误,C正确;实验时必须使斜槽末端的切线水平,以确保小球水平飞出做平抛运动,D正确。 (2)由题图可知AB、BC间的竖直距离 yAB=15 cm=0.15 m,yBC=25 cm=0.25 m 因为xAB=xBC=0.20 m,所以小球从A运动到B与从B运动到C的时间相同,设此时间为t,则yBC-yAB=gt2,答案:(1)ACD (2)2.0,