6.3探究平抛运动的规律.doc

6.3探究平抛运动的规律 班级________姓名________学号_____ 学习目标: 1．学会用实验方法描绘出平抛物体运动的轨迹。 2．能根据运动轨迹分析实验数据，求出平抛物体的初速度。 学习重点: 描绘平抛物体运动的轨迹。 学习难点: 根据运动轨迹求平抛物体的初速度。 主要内容: 一、实验原理 平抛运动是以速度v0沿水平方向抛出后，物体只在重力作用下，加速度是重力加速度g的匀变速曲线运动。根据运动的合成与分解的知识，可以将平抛运动看作是两个分运动的合运动：一个分运动是水平方向上的匀速直线运动，其速度就是平抛运动的初速度v0；另一个分运动是竖直向下方向上的自由落体运动。在以抛出点0为原点的平面直角坐标系中，用铅笔试碰描迹法描绘出小球做平抛运动的轨道曲线。测出曲线上某一点的坐标(x、y)，利用y=1/2gt2求出运动时间t，再利用公式x=v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0=x 。 二、实验器材 斜槽，金属小球，木板(附竖直固定支架)，坐标纸，图钉，刻度尺，重锤线，铅笔。 三、实验步骤 1．将斜槽放在实验桌上，其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平后固定。 检查斜槽末端部分是否水平的方法：若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平(也可将小球放在斜槽末端，轻轻将其向两边拨动各一次，看其是否有明显的运动倾向)。精细的检查方法是用水平仪调整。 2．用图钉把坐标纸钉在木板上，让木板竖直固定，其左上方靠近槽口，用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直，整个实验装置如图所示。用重锤线把木板校准到竖直方向，使小球平抛的轨道平面与板面平行，保证在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。 3．建立直角坐标系xoy：以小球做平抛运动的起点0为坐标原点，从坐标原点0画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 确定坐标原点o的方法是：把小球放在槽口末端处，用铅笔记下这时球的球心在坐标纸板上的水平投影点o，即为坐标原点(不是槽口端点)。 4．让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下，由0点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地估计小球在某一x值处(如z=1 cm或2 cm等)的y值，然后用铅笔尖指着这个位置，让小球从原释放处开始滚下，看是否与铅笔尖相碰，如此重复数次，较准确地确定小球通过的这个位置，并在坐标纸上记下这一点。 5．依次改变x值，用与(4)同样的方法确定小球通过其他各点的位置。 6．取下坐标纸，用刻度尺过0点画出y轴和z轴[当第(3)步未进行时]，将(4)(5)中所描出的各点用平滑曲线连接起来，这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线平滑，不允许出现凹陷处)。 7．求小球平抛的初速度v0 ①在所描绘的轨迹曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点[不必是步骤(4)(5)中测出的点]，测出它们的坐标值。 ②将各点坐标值代入v0=x中，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值。 ③实验记录： 初速度v0的平均值_____________。 四、注意事项 （1）固定斜槽时，必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平，以使小球离开斜槽后做平抛运动。 (2)木板必须处在竖直面内，与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，使小球的运动靠近图纸但不接触。 (3)在斜槽上设定位卡板，使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下，以保证重复实验时，小球做平抛运动的初速度相等。 (4)应在斜槽上适当的高度处释放小球，使小球能以适当的水平速度抛出，其运动轨迹由图板左上角到右下角。这样可以充分利用坐标纸，减小测量误差。 （5）由平抛运动方程求小球平抛的初速度时，应在平抛轨迹上选取离坐标原点0较远的点的坐标数据来进行计算，这样既便于测量又减小了误差。 五、误差分析 (1)安装斜槽时，其末端切线不水平，造成小球并非做平抛运动，测量的数据不准确。 (2)建立直角坐标系时，误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实际上应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点)。 (3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同，使得平抛初速度不相同。 课堂训练： 1．在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1．25厘米，若小球在平抛运动途中的各个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=____________。(用l、g表示)，其值是__________(取9．8米/秒2) 2．如图所示是在“研究平抛物体的运动”的实验中记录的一段轨迹。已知物体是从原点O水平抛出，经测量C点的坐标为(60，45)。