研究平抛运动的实验及案例分析

1、研究平抛运动的实验及案例分析 四、平抛运动的研究及典例 一、知识点巩固： 1 、目的：用实验方法描出平抛物体的运动轨迹 用实验轨迹求平抛物体的初速度 探究思路： 1、设法通过实验得到平抛运动的轨迹。 2 、在平抛运动的轨迹上找到每隔相等的时间所达到的位置坐标。 3 、利用平抛运动 的规律求出平抛运动的初速度。 2 、实验器材：斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，有孔的卡片，刻度 尺，重 锤线。 3 、实验步骤： 、准备实验装置 （1）将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的末端处于水平位置调节 调平螺丝，观察重锤线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板 x y 、 （2）

2、将描迹记录纸衬垫一张复写纸，紧贴记录面板用压纸板固定在面板上，使横坐标 轴在水平方向上，纵坐标 y 轴沿竖直方向向下 （ 若用白纸，可事先用铅笔在纸上画出 x 、 坐标轴线 ），并注意使坐标原点的位置在平抛物体 （钢球）的质心 （即球心 ）离开轨道处 将定位板定在某一位置固定好。钢球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速 度由轨道的平直部分水平抛出。、下落的钢球打在水平的接球挡板上，同时在面板上 留下一个印迹点.、再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹 、 点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点 变更定位板的位置，即可改变钢球平抛的

3、初速度，按上述实验操作方法，便可打出另一系 列迹点 、取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以 不同的初速度做平抛运动的轨迹图线。 4 、注意事项： 、应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标 纸但不接触； 、小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的 高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布， 从而减小测量误差； 、坐标原点（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心在 木板上的水平投影点。、如果是用白纸，则应以小球在糟口时球的球心在木板上的水 平投影点为坐标原点，

4、在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定 y 轴方向，再用直角 三角板画出水平线作为 x轴，建立直角坐标系。、要在平抛轨道上选取距122yO点远 些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。=gt ? 5y、数据处理：t=2g1.求 水平初速度： x=v0t ? v0= 2. 求运动时间： x t y= 3. 没有记住原点 v0 x 如何求？ 122y gt ? t=2g x=v0t ? v0=2y2-y1=gTt x1x2 v0= TT 二、典型例题分析： 1 、平抛运动的实验步骤及注意事项 【例 1】在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹， 实验简要步骤如下

5、： A 让小球多次从位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。 B.按图安装好器材，注意，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。 C 取下白纸，以0为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物 体的轨迹。 完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。 上述实验步骤的合理顺序 是。 【解析】 A 中为了保证小球每次平抛初速度相同，轨迹重合，应让小球从同一位 置滚下。B中为了保证小球做平抛运动，要注意斜槽末端切线水平。上述实验步骤的合 理顺序是 B、 A、 C。 B .小球每次做不同的抛物线运动C .小球在空中运动的时间每次均不同 【点拨】 为研究平抛运动规律，就需先得到平抛运动的轨迹，实

6、验时应注意以下问 题：一是保证小球每次平抛初速度相同；二是保证小球初速度分向水平。当然，还需要力 求准确地记下小球经过的一系列位置。 【例 2 】如图 4-7-3 所示是研究平抛运动的实验装置简图，图 4-7-4 是实验后白纸上的轨 迹图。 说明图 4-7-4 中的两条坐标轴是如何作出的。 说明判断槽口的切线是否水 平的方法。 实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应 注意什么？ 图 4-7-3 图 4-7-4 【解析】 利用拴在槽口处的重锤线画出 y轴，x轴与y轴垂直。 将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚动，也不向外滚动，说明槽口的末 端是水平的。 应注意

7、每次小球都从轨道上同一位置由静止释放。 【例 3】在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法 画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求， 将你认为正确的选项前面的字母填在横线上： ACE A 通过调节使斜槽的末端保持水平 B 每次释放小球的位置必须不同 C 每次必须 由静止释放小球 D 记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降 E 小球运动时不应 与木板上的白纸 （或方格纸 ） 相触 F 将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 练习：（ 1）在做“研究平衡运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？（BD ） A

8、.斜槽轨道必须光滑 B 斜槽水平轨道必须水平 C 每次要平衡摩擦力 D 小球每次应从斜槽同一高度释放 （2）在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则 正确的是（ ABD） A 小球平抛的初速度不同 D 小球通过相同的水平位移所用时间均不同 2 、数据处理案例分析： 【例 1】一个同学在研究平抛物体的运动实验中，只画出了如图所示的一部分曲 线，于是他在曲线上取水平距离A S相等的三点A B C,量得A S=0.2m。又量出它们之 间的竖直距离分别为h仁0.1m, h2=0.2m,利用这些数据，可求得：(1)物体抛出时的初 速度为m/s ；(2)物体经过B时竖直分速度为

9、 m/s ；(3)抛出点在A点上方高度为m 处。 2 解析: 先求T,据h2-h1=gT求得:T=0.1s ?S0.2v=m/s=2m/s 0 T0.1 vB=12=m/s=1.5m/s(2) 2T2? 0.1 (3) 设抛出点在 A点上方高度为h,下落到点A的时间为t,则有:11 h1+h=g(t+T)2h2+h 1+h=g(t+2T)2 2 2 由此两式可求得 h=0.0125m h+h0.3 【例 2】图 4-7-9 为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中背景方格的边长均 为5cm,如果取g=10m/s2,那么： (1)闪光频率是 Hz。 (2)小球运动中水平分速度的大小是m/s。(

10、3)小球经过B点时的速度是 m/s。 【解析】(1)由A、B, B C之间的水平距离相等，而由竖直方向距离之比为3 ：5 知，小球由抛出到达 A点在竖直方向的位移为一个方格，即5cmo由h= 1gt2 得 t= 2 1 ,可知闪光频率 f=10Hz0.1s t 0.15 m/s=1.5m/s 0.1 (2)在t=0.1s内，小球的水平位移为 3X 5cm=15cm由x=vOt知：v0= (3)小球由 抛出到经过B点的时间为0.2s，竖直分速度vy 故 vB=2.5m/s。 =gt=2m/s ， 【例 3】利用单摆探究小球平抛运动规律，设计方案如图所示，在悬点O 正下方有水 平放置的炽热的电热丝

11、 P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬 线长为L,悬点到木板的距离 00 = h (hL)。 22.0 (a) 1.0 0 (b) cos 0 (1) 电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：。 (2) 将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，0 C= s，则小球做 平抛运动 的初速度为 v0 = 。 (3) 在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角0 ，小球 落点与O点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以 s2为纵坐标、cos 0为横坐标， 得到如图4-7-15 (b)所示图像。所以当 0 = 30?时，s为m；若悬线长L= 1.0m,悬点 到木板间的距离 00为 。【解析】( 1)( 2)略 当0 =30时cos 0 =0.87，从图象找到对应