平抛和机械能守恒(DOC)

1、描迹法探究平抛运动规律的实验器材和步骤实验器材：斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等实验步骤： 安装斜槽轨道，使其末端保持水平； 固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向； 以斜槽末端为坐标原点沿铅垂线画出y轴； 让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置； 重复步骤4,在坐标纸上记录多个位置； 在坐标纸上作出x轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹； 在轨迹上取几个点，使这些点在水平方向间距相等，研究这些点对应的纵坐标y随时间变化的规律。运用此轨迹，若已知水平方向上的运动特点，

2、可分析竖直方向上的运动特点，若已知竖直方向上的运动特点， 可分析水平方向上的运动特点。比如，若在竖直方向上物体做初速度为零的匀加速运动，必然是连续相等的时间内位移之差 y等于常数，即 y=g A t2,从物体抛出计时，连续相等的时间内的位移yi、yn之比为1 : 3 : 5 ：（2n-1）。实验过程注意事项： 保证斜槽末端的切线水平，方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行，并使小球运 动时靠近木板，但不接触； 小球每次都从斜槽上同一位置滚下； 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； 小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角

3、到右 下角。（例2）思考 关于教材中参考案例中几个实验装置及操作 如何保证物体的运动是平抛运动，即初速度水平? 如何得到轨迹线？ 怎样使水平初速度大小不变？【目的和要求】通过实验进一步明确平抛物体的运动是竖直方向的自由落体运动与水平方向的匀速直 线运动的合运动，学会通过平抛物体运动的轨迹计算物体的初速度。【仪器和器材】平抛运动实验器，刻度尺，描迹记录纸。【实验方法】1 平抛运动实验器的安装。（1）将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的抛射段处于水平位置。调 节调平螺丝，观察重垂线或气泡水准， 使面板处于竖直平面内， 卡好定位板，装置如图2 .22 -1所示（2） 将描迹记录纸衬垫一张

4、复写纸或打字蜡纸，紧贴记录面板用压纸板固定在面板上， 使横坐标x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、y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。（3 ）把接球挡板拉到最上方一格的位置。2 .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。3 .下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。4 .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。5 .变

5、更定位板的位置，即可改变钢球平抛的初速度，按上述实验操作方法，便可打出 另一系列迹点。6 .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，如图2. 22 2。又通过公式y=（ 1/2） gt2和S = VOt可求出它们的初速度。【注意事项】1. 为了保证实验精度，必须保证记录面板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板 面。2 .安放记录纸时，要使坐标原点与抛体的抛出点重合，这样才能正确地确定抛体运动 轨迹的起始点，从而确定轨迹上任意点的x、y坐标平抛运动实验作为高中物理的一个具有代表性的经典实验，同学们必须对其实验的原（一）实验原理：平抛理

6、、过程和注意事项熟练掌握，这是解决所有平抛运动问题的基础。木板x运动可看作是由两个分运动的合成，一个是在水平方向上的匀速直线运动，其速率等于平抛物体的初速度，另一个是竖直方向的自由落体运动在水平分运动中，运用x=vt;在竖直分运动中，运用1ygt2或Ay=gT2。（二）注意事项：CD小球下滑高度要适中，以2便使小球运动轨迹能由板左上角到右下角；要保持斜槽末端水平， 木板竖直及小球下滑初始位置不变；在取下白纸前，就在白纸上记下小球飞离槽口球心位置0 （钢球球心在图板上的水平投影点，而不在斜槽末端点），如图1所示。确定坐标轴原点，并用重垂线过0点作竖直线，以准确确定坐标系的y轴；要选离0点远些的点

7、来求小球的初速度。研究平抛运动1. （09全国卷n）某同学得用图 1所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图2所示。图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m, R、F2和P是轨迹图线上的3个点，F和F2、F2和F3之间的水平距离相等。完成下列填空：（重力加速度取9.8时s2）（1 ）设P、F2和F3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3，从图2中可读出y1_y2=_m,y1_y2=_m,-x2=_m（保留两位小数）。（2）若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运

8、动。利用（1）中读取的数据，求出小球从F运动到F2所用的时间为 _w_s,小球抛岀后的水平速度为 二 m/ s （均可用根号表示）。一答案： 0.61 : 1.61 : 0.60; 0.20: 3.0; ® 8.2;解析：本题考查研究平抛运动的实验由图可知P1到P2两点在竖直方向的间隔为6格，P1到P3两点在竖直方向的间隔为16格所以有 y,_y2 =0.60m. y y3 =1.60m.卩1到卩2两点在水平方向的距离为 6个格，则有-x2 =0.60m.由水平方向的运动特点可知R到卩2与卩2到卩3的时间相等 根据 y二at2,解得时间约为亠 x 0.600. 2s,则有 Vo3.0

9、m/st 0.22. （ 07四川卷）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 秒表 C.坐标纸 D 天平 E.弹簧秤 F.重垂线实验中，下歹y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. 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，应该用一条曲线把所有的点连接起来答案：CF;AD实验：研究平抛运动命题人：张正清审验人：彭校长 时间：2012-2-201 安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是

10、（）A .保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小B .保证小球飞出时，初速度水平C. 保证小球在空中运动的时间每次都相等D 保证小球运动的轨迹是一条抛物线2 下列哪些因素会使研究平抛运动”实验的误差增大（）A 小球与斜槽之间有摩擦B 安装斜槽时其末端不水平C建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点D .根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较远3. 在研究平抛运动”实验中，小球做平抛运动的坐标原点位置是（设小球半径为r）（）A. 斜槽口末端O点B.槽口 O点上方r处C.槽口 O点正前方r处D.槽口 O点正上方2r处4. 如图5-3- 8所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨

11、道滑下，离开轨道末端（末端水平）时，撞开轻质接触式开关 S,被电磁铁吸住的小球 B同时自由下落改 变整个装置的高度 H做同样的实验，发现当B球球心与处在轨道末端的 A球的球心位于同一高度时，A、B两球总是同时落地，该实验现象说明了 A球离开轨道后（）A 水平方向的分运动是匀速直线运动B 水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D 竖直方向的分运动是匀速直线运动5. 在做 研究平抛运动”实验中，引起实验误差的原因是（ 安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平 确定Oy轴时，没有用重垂线 斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦 空气阻力对小球运动有较大影响A.B.C.D.6. 如图5-

12、 3-9所示，两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球 P、Q,两轨道上端分别装有电磁铁 C、D.调C、D高度，使AC = BD，将小铁球P、Q分别吸在电磁铁 C、D上，然后切断电源，P、Q从弧形轨道滚下，改变弧形轨道M的高度，再进行若干次实验，经过多次实验发现，P、Q两球总是在水平面相遇.上述实验说明()A .竖直方向的运动是自由落体运动 B .竖直方向的运动是匀速直线运动C. 水平方向的运动是匀速直线运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材D. 水平方向的运动是变速直线运动7. 在做研究平抛运动B .秒表 D.天平F.重垂线中还需要的是.A .游标卡尺 C.坐标纸E

13、. 弹簧秤实验中，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 B .斜槽轨道必须光滑C.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，应该用一条曲线把所有的点连接起来 8请你由平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法，提供的实验器材： 弹射器(含弹丸，见示意图5-3- 11);铁架台(带有夹具)；刻度尺.图 5-3- 11(1) 画出实验示意图； 在安装弹射器时应注意： ;实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出);(4) 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

14、法是(5) 计算公式：9.在做 研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实 验时用了如图5- 3- 12所示的装置.先将斜槽轨道的末端调 整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木 板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止 释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放， 小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离 x = 10.00 cm , A、B间距离y1 =5.02 cm ,B、C间距离y2=

15、14.82 cm.请回答以下问题(g= 9.80 m/s2)(1) 为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？ .(2) 根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为 所给字母表示)(3) 小球初速度的值为 V0=m/s.10.在研究平抛物体的运动”的实验中，某同学只在竖直板面上记 下了重锤线 y的方向，但忘记了平抛的初位置，在坐标纸上描出 了一段曲线的轨迹，如图5- 3-9所示。现在曲线上取 A、B两点， 量出它们到y轴的距离，AA =x(, BB =x>,以及AB的竖直距离h, 用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大？擠板V0 =hB'图 5- 3- 12.

16、(用题中BA*x实验：研究平抛运动答案1. B 2. BC 3. B4. C 5. B 6. C7. CF AD8. 解析：(1) 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，再测水平位移可求出其做平抛运动的初速度，故 实验示意图应如图所示；(2) 为保证弹丸初速度沿水平方向，弹射器必须保持水平；应测出弹丸下降的高度y和水平射程x,如图所示；(4) 在不改变高度y的条件下进行多次实验测量水平射程X，求得水平射程x的平均值7，以减小误差；(5) 因为 y= ?gt2,所以 t= '書,又 x = vo t,* JJ71ENh1 L1 1krtX 故 V0=

17、-p =X答案：见解析9解析：(1)每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度.(2) 根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则物体从 相等，设为T;竖直方向由匀变速直线运动推论有：A到B和从B到C运动时间y2- yi= gT2，且 v°t= x.解以上两式得:代入数据解得vo= 1.00 m/s.答案：(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同10解析：设小球到达 A点时，运动时间为t1,竖直方向的位移为 y1;到达B点时，运动时 间为t2，竖直方向的位移为 y2。根据平抛运动的规律有X1 =Votj,1 2 1 2%y-gt2其中y2- y1=h，所以V

18、o 口-X12)验证机械能守恒定律实验目的验证机械能守恒定律。实验原理当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为1 2v,下落高度为h,贝U应有：mghmv。借助打点计时器,Si-纸带夹子卜巫物n测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v,即可验证机械能是否守恒, 实验装置如图1所示。九半-九-1图1Vn =测定第n点的瞬时速度的方法是：2 T实验器材铁架台（带铁夹）、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、米 尺。实验步骤1. 按如图装置把打点计时器安装在铁架台上， 用导线把打点计时器与学 生电源连接好。2把纸带的一端

19、在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用 手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。3接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。2mm，且点迹清晰的，用刻度尺测出对应4. 重复几次，得到35条打好点的纸带5. 在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近 一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3-F洛咼度h" h2、h36. 应用公式v；-计算各点对应的即时速度V1、V2、V37. 计算各点对应的势能减少量 mghn和动能的增加量mv/2进行比较。注意事项1、打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器

20、工作正常 后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接运 2 mm的纸带.4、打点计时器必须接50 Hz交流低压电源.5、 测量下落高度时，必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量 h值的 相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些， 纸带也不易过长，有效长度可 在 60 cm 80 cm 之内.6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于 势能的减少量。数据处理连续打两点的时间间隔 T =s、重锤质量 m= kg序号重锤下落咼度h(m)速度v(m /s)重锤减少势能 AE (j)增加动能AEk (j)1234567误差分析:

21、误差原因为减小误差，实验中应注意哪些方面123结论:07.验证机械能守恒定律1.用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验中，给出了下列操作:2mm且点迹清楚的低带,用刻度尺 g值；A.从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近 测出选定的O到1、2、3点之间的距离，查出当地B. 在支架上竖直架好打点计时器；C. 测出重锤的质量；D. 算出各对应点的势能和动能，并通过比较得出结论;E. 提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方；F把电池接到打点计时器的接线柱上；G.将50Hz低压电源接到打点计时器的接线柱上.H. 接通电源再松开纸带.I. 更换纸带，用同样的方法再打几条以备选用 答：B、G

22、 E、HI、A、D2.在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照-O9.5112.4215.7正确的操作选得纸带如图。其中0是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的 3个点该同学用毫米刻度尺测量 0到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）。这三个数据中不符合有效数字读数要求的是 ，应记作cm。该同学用重锤在0B段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度 g=9.80m/s2, 他用AC段的平均速度作为跟 B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为，而动能的增加量为 ，（均保留3位有效数字，重锤质量用m表示）这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量，原因是另

23、一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在0B段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点0数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点。因此他用 VB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为 ，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量 动能的增加量，原因是解答：0C, 15.701.22m，1.20m，大于，v是实际速度，因为有摩擦生热，减少 的重力势能一部分转化为内能；1.23m,小于，v是按照自由落体计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大。3.（ 08重庆市直中学联考卷）如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的交流电的频率为50Hz，查的当地的重力加速度g=9.80m/s2，测的所用的重物的质量为 1.00kg，实验中得到 一条点迹清晰的纸带如图所示。把第一个点记做0，另选连续的4个点A、B、C