第5章 3.实验：研究平抛运动

1、.3.实验：研究平抛运动学习目的1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法知识探究一、实验原理1利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹2建立坐标系，假如轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有yax2的形式a是一个常量，那么轨迹是一条抛物线3测出轨迹上某点的坐标x、y，据xv0t、ygt2得初速度v0x.二、实验器材斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺三、实验步骤方法一：描迹法1安装调整：1将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，使其末端伸出桌面，轨道

2、末端切线程度2用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近如图531所示：图5312建坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口轨道末端时球心所在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，利用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴，画出程度向右的x轴3确定小球位置：1将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值2让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点3用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置4描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上

3、记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹方法二：喷水法如图532所示，倒置的饮料瓶内装有水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成程度，且加上一个很细的喷嘴水从喷嘴中射出，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，进展分析处理图532方法三：频闪照相法数码照相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线便得到了小球的运动轨迹四、数据处理1判断平抛运动的轨迹是否为抛物线：在x轴上作出等间隔 的几个点A1、A2、A3向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3用刻度尺测量各点的坐标x，y1代数计算法：将某点

4、如M3点的坐标x，y代入yax2求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，假设等式对各点的坐标都近似成立，那么说明所描绘得出的曲线为抛物线2图象法：建立y x2坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，假设大致在一条直线上，那么说明平抛运动的轨迹是抛物线2计算初速度：在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标x，y，并记录在下面的表格中，g值，利用公式ygt2和xv0t，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值ABCDEFx/mmy/mmv0x/ms1v0的

5、平均值五、误差分析1安装斜槽时，其末端切线不程度，导致小球分开斜槽后不做平抛运动2建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确3小球每次自由滚下时起始位置不完全一样，导致轨迹出现误差4确定小球运动的位置时不准确，会导致误差5量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差六、本卷须知1斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端的切线程度，将小球放在斜槽末端程度部分，将其向两边各轻轻拨动一次，假设没有明显的运动倾向，斜槽末端的切线就程度了2方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直3小球释放1小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下2小球开场滚下的位置高度要适中

6、，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜4坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点5初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度典例剖析1在做“研究平抛运动实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，以下器材中还需要的有_A游标卡尺B秒表C坐标纸D天平E弹簧测力计F重垂线2多项选择实验中，以下说法正确的选项是A应使小球每次从斜槽上一样的位置自由滑下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程度3多项选择引起实验结果偏向较大的原因可能是A安装斜槽时，斜槽末端切线方向不程度B确

7、定Oy轴时，没有用重垂线 C斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦D空气阻力对小球运动有较大影响解析1实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，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滚下，才能保证每次的轨迹一样，A正确斜槽没必要必须光滑，只要能使小球飞出的初速度一样即可，B错误实验中记录的点越多，轨迹越准确，C正确斜槽末端必须程度，才能保证小球分开斜槽后做平抛运动，D错误3小球从斜槽末端飞出时，斜槽切线不程度，y轴方向不沿竖直方向，空气阻力对小球运动有较大影响，都会影响小球的运动轨迹或计数点的坐标值，从而引起较大的实验误差，而斜槽不绝对光滑只会影响小球平抛

8、的初速度大小，不会影响实验结果偏向大小，故A、B、D正确答案1C、F2AC3ABD在“研究平抛物体的运动的实验中：1为使小球程度抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成程度方向，检查方法是_.2小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画程度线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用_来确定的3某同学建立的直角坐标系如图533所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是_.4该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为x，y，那么初速度的测量值为_，测量值比真实值要_填“偏大、“偏小或“不变. 【导学号：75612027】图533解析1程度时小球处处平衡，放在槽口能静止不动；2用重锤

9、线来确定竖直线最准确；3描绘小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起点的球心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的程度投影点；4根据xv0t，ygt2，两式联立得：v0x，因为坐标原点靠下，造成y值偏小，从而v0偏大答案1将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止2重垂线3坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的程度投影点4v0x偏大当 堂 达 标固 双 基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：图534A让小球屡次从_位置滚下，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

10、取下白纸，以O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，正确的实验顺序是_解析安装器材时，应使斜槽末端程度，以保证小球做平抛运动实验中，每次小球应从同一位置下落，以保证每次的运动轨迹都一样答案同一斜槽末端程度BAC 2两个同学根据不同的实验条件，进展了“研究平抛运动的实验：甲乙图5351甲同学采用如图535甲所示的装置用小锤击打弹性金属片，使A球沿程度方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_.2乙同学采用如图乙所示的装置两个一样的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，

11、其中N的末端可看作与光滑的程度板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使ACBD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的程度初速度v0相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球同时以一样的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出实验可观察到的现象应是_仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到一样的现象，这说明_.解析1通过对照实验，说明两球具有等时性，由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动2两球在程度轨道上相遇，程度方向运动情况一样，说明平抛运动的程度分运动是匀速直线运动答案1做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动2P球击中Q球

12、做平抛运动的物体在程度方向上做匀速直线运动3如图536甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图甲乙图5361在甲图上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的答：_.2固定斜槽轨道时应注意使_.3实验过程中需经过屡次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意_4计算小球平抛初速度的公式v0_，根据图乙给出的数据，可计算出v0_m/s. 【导学号：75612028】解析1从O点开场作平行重垂线向下的直线为Oy轴，再垂直于Oy作Ox轴如下图2为了保证小球分开斜槽时的速度沿程度方向，应调整斜槽使底端切线沿程度方向3为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速

13、度一样，故每次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下4由于xv0t，ygt2，故初速度v0x，根据图乙给出的数据，可计算出v01.6 m/s.答案1图见解析利用重垂线作Oy轴，再垂直于Oy作Ox轴2底端切线沿程度方向3每次都从同一高度处无初速度滚下4x1.64某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时，将小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图537所示的照片，每个小方格边长9.8 cm，当地的重力加速度为g9.8 m/s2.图5371假设以拍摄的第一点为坐标原点，程度向右和竖直向下为平面直角坐标系的正方向，那么没有被拍摄到的小球在图中没有方格的区域内位置坐标为_用图中格数表示

14、坐标，比方图中标记为2的小球坐标为：2,12小球平抛的初速度大小为_m/s.解析1根据平抛运动的特点，在程度方向上位移相等，所以相邻计数点间的程度间隔 相等，故程度方向的坐标为x329.8 cm58.8 cm；在竖直方向上做自由落体运动，故在相等时间内走过的位移差为一定值，所以竖直方向的坐标为y1239.8 cm58.8 cm；故没有被拍摄到的小球位置坐标为58.8,58.82根据逐差法可得hgt2得t s0.1 s，在程度方向上做匀速直线运动，故v0 m/s1.96 m/s.答案58.8,58.81.965试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度 的实验方案，提供的实验器材为弹射器含

15、弹丸，如图538所示、铁架台带有夹具、米尺图5381画出实验示意图；2在安装弹射器时应注意_；3实验中需要测量的量并在示意图中用字母标出为_；4由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是_；5计算公式为_解析根据研究平抛运动的实验原理及平抛运动的规律，可以使弹丸做平抛运动，通过测量下落高度求出时间，再测出程度位移求出其平抛的初速度y gt2，t ，而xv0t，所以v0x .答案1如图2保持弹射器程度3弹丸从弹出到落地程度位移为x，下落高度y4屡次实验，求平均值5v0x 6如图539所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是程度喷出的，试根据该照片研究：图5391水流做平抛运动的程度分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法，并证明竖直分运动是自由落体运动；2假设g10 m/s2，试求水流喷出的速度. 【导学