平抛运动实验

1、3实验：研究平抛运动实验：研究平抛运动 1实验目的实验目的 (1)描绘平抛运动的运动轨迹；描绘平抛运动的运动轨迹； (2)探究平抛物体的水平方向的运动规律探究平抛物体的水平方向的运动规律 2实验器材和装置实验器材和装置 斜槽、白纸、图钉、木板、小球、重锤线、铅笔和刻斜槽、白纸、图钉、木板、小球、重锤线、铅笔和刻 度尺度尺 实验装置如图实验装置如图531所示所示 3实验步骤实验步骤 (1)安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木 板上左上角固定斜槽，可用随遇平衡法调整斜槽末端切线板上左上角固定斜槽，可用随遇平衡法调整斜槽末端切线 水平，即将小球轻放

2、在斜槽末端的水平轨道任一位置都能水平，即将小球轻放在斜槽末端的水平轨道任一位置都能 静止，表明斜槽已调好静止，表明斜槽已调好 (2)调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖 直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近， 固定好木板固定好木板 (3)确定坐标轴：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球确定坐标轴：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球 在槽口时球心在木板上的水平投影点在槽口时球心在木板上的水平投影点O，O即为坐标原点，即为坐标原点， 再利用重锤线在纸上画出通过再利用重锤线在纸上画出通过O点的

3、竖直线，即竖直轴点的竖直线，即竖直轴y. (4)确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位 置释放，使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角，重复几置释放，使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角，重复几 次，目测轨迹，确定小球释放点次，目测轨迹，确定小球释放点 (5)描绘运动轨迹：让小球由斜槽的释放点自由滑下，描绘运动轨迹：让小球由斜槽的释放点自由滑下， 并由并由O点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地确定小球在一点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地确定小球在一x 值处值处(如如x4 cm)的的y值然后使小球从开始时的位置滚下，值然后使小球从开始时的位置滚下， 在粗略

4、确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的 位置位置(小球刚好经过铅笔尖处小球刚好经过铅笔尖处)，并在坐标纸上记下这一点，并在坐标纸上记下这一点， 以后依次改变以后依次改变x的值，用同样的方法确定其他各点的位的值，用同样的方法确定其他各点的位 置取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来，就得小置取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来，就得小 球做平抛运动的轨迹球做平抛运动的轨迹 4实验注意事项实验注意事项 (1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖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直，并使

5、小球的运动靠近坐标纸但不接触 (2)小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下在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 减小测量误差减小测量误差 (3)坐标原点坐标原点(小球做平抛运动的起点小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，不是槽口的端点， 应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点 (4)计算初速度时，要在平抛轨迹上选取距计算初速度时，要在

6、平抛轨迹上选取距O点远些的点远些的 点进行，这样可以使结果更准确点进行，这样可以使结果更准确 5水平方向上运动规律的确定水平方向上运动规律的确定 (1)根据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及根据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及 自由落体下落高度与运动时间自由落体下落高度与运动时间t的关系得的关系得h gt2. 如图如图532所示，在平抛运动轨迹的竖直坐标轴所示，在平抛运动轨迹的竖直坐标轴y上，上， 从原点从原点O开始向下取一个坐标为开始向下取一个坐标为h的点，再找到坐标为的点，再找到坐标为 4h,9h,16h的点，则在物体运动的过程中，纵坐标从其中的点，则在物体运动的过程中，纵坐

7、标从其中 一个位置运动到下一位置所用时间都是相等的一个位置运动到下一位置所用时间都是相等的 (2)过这些点的水平线与轨迹分别交于过这些点的水平线与轨迹分别交于A、B、C点，则点，则 这些点就是每经过相等时间所到达的位置这些点就是每经过相等时间所到达的位置 (3)测量测量O、A、B、C各点每两个相邻点间的水平位移，各点每两个相邻点间的水平位移， 对比实验测量结果，据连续相等时间内水平方向的位移相对比实验测量结果，据连续相等时间内水平方向的位移相 等，得出实验结论等，得出实验结论 实验结论：平抛运动的水平方向的运动为匀速直线运实验结论：平抛运动的水平方向的运动为匀速直线运 动动 1判断平抛运动的轨

8、迹是不是抛物线判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 在在x轴上作出等距离的几个点轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3把线段把线段 OA1的长度记为的长度记为l，那么，那么OA22l、OA33l由由A1、A2、 A3向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、 M3如果轨迹的确是一条抛物线，如果轨迹的确是一条抛物线，M1、M2、M3各点各点 的的y坐标与坐标与x坐标间的关系应该具有坐标间的关系应该具有yax2的形式的形式(a是一个待是一个待 定的常量定的常量) 用刻度尺测量某点的用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入两个坐标，代入yax2中求中求 出常量出常量

9、a(例如例如a0.23，可以不写单位，可以不写单位)，于是知道了代表这，于是知道了代表这 个轨迹的一个可能的关系式个轨迹的一个可能的关系式(即即y0.23x2) 测量其他几个点的测量其他几个点的x、y坐标，看是否满足坐标，看是否满足y0.23x2.如如 果在误差允许范围内上式成立，即可确定抛体的轨迹是一果在误差允许范围内上式成立，即可确定抛体的轨迹是一 条抛物线条抛物线 2计算平抛物体的初速度计算平抛物体的初速度 在后面介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽在后面介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽 略空气阻力的作用这样，抛体在竖直方向只受到重力的略空气阻力的作用这样，抛体在竖直方向只受

10、到重力的 作用，因此它的加速度是常量，等于作用，因此它的加速度是常量，等于g，它的，它的y坐标的变化坐标的变化 符合匀加速运动的规律：符合匀加速运动的规律：y gt2.于是，测量某点的下落距于是，测量某点的下落距 离，例如在离，例如在M3点的下落距离点的下落距离y3(如图如图533)，根据这个数，根据这个数 据就可以算出抛体下落到这点所用的时间据就可以算出抛体下落到这点所用的时间t3.再测出再测出M3点对点对 应的横坐标应的横坐标x3，根据，根据x3v0t3就可以得到抛体的初速度就可以得到抛体的初速度v0 x3 3其他获得平抛运动轨迹的方法其他获得平抛运动轨迹的方法 (1)喷水法喷水法 如图如

11、图534，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两 根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的 喷嘴喷嘴 水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示 了平抛运动的轨迹将它描在背后的纸上，进行分析处了平抛运动的轨迹将它描在背后的纸上，进行分析处 理理 (2)频闪照相法频闪照相法 用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图535 所示所示 由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只

12、要测量 相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水 平方向上的运动特点平方向上的运动特点 题型一题型一对实验原理和操作步骤的考查对实验原理和操作步骤的考查 【例【例1】在做在做“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”实验时，除了实验时，除了 木板、小球、斜槽、铅笔、圆钉之外，下列器材中还需要木板、小球、斜槽、铅笔、圆钉之外，下列器材中还需要 的是的是_ A游标卡尺游标卡尺B秒表秒表 C坐标纸坐标纸 D天平天平 E弹簧秤弹簧秤 F重垂线重垂线 实验中，下列说法正确的是实验中，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应使

13、小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B斜槽轨道必须光滑斜槽轨道必须光滑 C斜槽轨道末端可以不水平斜槽轨道末端可以不水平 D要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点 应适当多一些应适当多一些 E为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一 条曲线把所有的点连接起来条曲线把所有的点连接起来 【解析】【解析】本题考查的是仪器的选择和实验的注意事本题考查的是仪器的选择和实验的注意事 项实验还需器材是坐标纸和重垂线，描出的轨迹在坐标项实验还需器材是坐标纸和重垂线，描出的轨迹在坐标 纸上，方便数据处理，重垂线是用来确定竖直

14、木板是否竖纸上，方便数据处理，重垂线是用来确定竖直木板是否竖 直并确定纵坐标做平抛运动的实验时，斜槽末端必须水直并确定纵坐标做平抛运动的实验时，斜槽末端必须水 平，以保证小球做平抛运动，使小球每次从斜槽上相同的平，以保证小球做平抛运动，使小球每次从斜槽上相同的 位置自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；在描画小位置自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；在描画小 球运动轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点球运动轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点 可舍去可舍去 【答案】【答案】CFAD 规律总结：规律总结：(1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标

15、 纸的木板垂直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触纸的木板垂直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触 (2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下，在斜小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下，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 小测量误差小测量误差 应用应用11在在“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”实验中，为了实验中，为了 描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步骤：描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步骤： A以以O为原点

16、，画出与为原点，画出与y轴相垂直的水平轴相垂直的水平x轴轴 B把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上， 使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过，用使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过，用 铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置 C每次都使小球从斜槽上固定的标志位置开始滚下，每次都使小球从斜槽上固定的标志位置开始滚下， 用同样的方法描出小球经过的一系列位置，并用平滑的曲用同样的方法描出小球经过的一系列位置，并用平滑的曲 线把它们连接起来，这样就描出了小球做平抛运动的轨线把它们连接起来，这样就描

17、出了小球做平抛运动的轨 迹迹 D用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上 角固定好斜槽角固定好斜槽 E把水平方向上距离斜槽末端一个小球半径处定为把水平方向上距离斜槽末端一个小球半径处定为O 点，在白纸上把点，在白纸上把O点描下来，利用重垂线在白纸上画出过点描下来，利用重垂线在白纸上画出过O 点向下的竖直线，定为点向下的竖直线，定为y轴轴 上述实验中，缺少的步骤上述实验中，缺少的步骤F是是_；正确的实验；正确的实验 步骤顺序是步骤顺序是_ 答案：答案：调整斜槽末端水平调整斜槽末端水平DFEABC 题型二题型二利用平抛运动轨迹利用平抛运动轨迹 求初速度求

18、初速度 【例【例2】在研究平抛运动的】在研究平抛运动的 实验中，用一张印有小方格的纸记实验中，用一张印有小方格的纸记 录轨迹，小方格的边长录轨迹，小方格的边长L1.25 cm， 若小球在平抛运动中的几个位置如若小球在平抛运动中的几个位置如 图图536中中a、b、c、d所示，则所示，则 小球平抛的初速度的计算式应为小球平抛的初速度的计算式应为v0 _(用用L、g表示表示)，其值是，其值是 _ 【解析】【解析】平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，平抛运动的竖直分运动是自由落体运动， 水平分运动是匀速直线运动，由于水平分运动是匀速直线运动，由于a与与b、b与与c、c与与d的水的水 平距离相等，因此相

19、邻两点的时间间隔相等，设为平距离相等，因此相邻两点的时间间隔相等，设为T，竖直，竖直 方向相邻两点的间隔之差相等，即方向相邻两点的间隔之差相等，即LgT2.时间时间T内，水平内，水平 位移为位移为x2L，则，则 规律总结：规律总结：由上面的实验探究可知，平抛运动的物体由上面的实验探究可知，平抛运动的物体 在水平方向是做匀速直线运动，而且由于在水平方向是做匀速直线运动，而且由于a与与b、b与与c、c与与 d的水平距离相等，因此相邻两点的时间间隔相等，故水平的水平距离相等，因此相邻两点的时间间隔相等，故水平 速度速度v .竖直方向上做匀变速直线运动，所以根据匀变速竖直方向上做匀变速直线运动，所以根

20、据匀变速 直线运动的规律直线运动的规律连续、相邻、相等时间内的位移差是连续、相邻、相等时间内的位移差是 一个常数，即一个常数，即ygt2，求出时间，求出时间t，代入上面的公式即为所，代入上面的公式即为所 求运动物体的速度大小求运动物体的速度大小 应用应用21在探究平抛物体运动规律的实验中，某同在探究平抛物体运动规律的实验中，某同 学记录了运动轨迹上的三点学记录了运动轨迹上的三点A、B、C，他以，他以A点为坐标原点点为坐标原点 建立直角坐标系，建立直角坐标系，B、C两点对应的坐标如图两点对应的坐标如图537所示，所示， g取取10 m/s2，求：，求： (1)小球平抛的初速度；小球平抛的初速度；

21、 (2)小球平抛初始位置的坐标小球平抛初始位置的坐标 图图537 解析：解析：(1)小球竖直方向做自由落体运动，设小球竖直方向做自由落体运动，设A到到B的竖的竖 直位移为直位移为y115 cm，B到到C竖直位移竖直位移y2(4015) cm25 cm， 题型三题型三实验创新设计实验创新设计 【例【例3】请你由平抛运动原理设计测量弹射器射出弹】请你由平抛运动原理设计测量弹射器射出弹 丸的初速度的实验方法，提供的实验器材：弹射器丸的初速度的实验方法，提供的实验器材：弹射器(含弹丸，含弹丸， 见示意图见示意图538)，铁架台，铁架台(带有夹具带有夹具)，刻度尺，刻度尺 (1)画出实验示意图画出实验示

22、意图 (2)在安装弹射器时应注意：在安装弹射器时应注意：_. (3)实验中需要测量的量实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标并在示意图中用字母标 出出)_ (4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等， 在实验中采取的方法是在实验中采取的方法是_ (5)初速度的计算公式：初速度的计算公式： _. 【解析】【解析】(1)由平抛运动的实验原理，可知使弹丸做由平抛运动的实验原理，可知使弹丸做 平抛运动，通过测量下落高度可求出运动时间，再测出水平抛运动，通过测量下落高度可求出运动时间，再测出水 平位移可求出其做平抛运动的初速度，故实验示意图如图平位

23、移可求出其做平抛运动的初速度，故实验示意图如图 539所示所示 (2)为保证弹丸初速度沿水平方向，弹射器必须保持水为保证弹丸初速度沿水平方向，弹射器必须保持水 平平 (3)应测出弹丸下落的高度应测出弹丸下落的高度y和水平射程和水平射程x，如图，如图53 9所示所示 (4)在不改变高度在不改变高度y的条件下进行多次实验测量水平射的条件下进行多次实验测量水平射 程程x，然后求水平射程，然后求水平射程x的平均值，以减小误差的平均值，以减小误差 规律总结：规律总结：由平抛运动的实验原理，可知使弹丸做平由平抛运动的实验原理，可知使弹丸做平 抛运动，通过测量下落高度可求出时间，再测出水平位移抛运动，通过测量下落高度可求出时间，再测出水平位移 可求出其做平抛