(打点计时器实验专题详解.docVIP

一研究平抛物体的运动 1．实验目的、原理 (1)实验目的： (a)用描迹法描出平抛物体的运动轨迹； (b)求出平抛物体的初速度； (2)实验原理： (a)平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速直 (b)在水平分运动中，运用x=v?t；在竖直分运动中，运用y=1/2gt2或△y=gT2． 2．实验器材 斜槽(附挡球板和铅锤线)、水准仪、小钢球、木 说明 定点用的有孔卡片的制作要求如图5—1所(A)应稍大于钢球直径，孔长(B)一般大于钢球直径． 3．实验步骤及安装调整 (1)描述平抛物体运动的轨迹： (a)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外．借助水准仪调节末端，使5—2所示． 说明 如果没有水准仪，则可将钢球放于槽的末端．调节斜槽后，轻轻拨动 (b)用图钉将白纸钉在木板上，让木板 (c)将小球飞离斜槽末端时的球心位O，并过。沿重 (d)选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q，在Q点放上挡球板； (e)将小球从斜槽上释放，用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当5个不同位置的对应点； (f)把白纸从木板上取下来，将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起 (2)求小球平抛的初速度： (a)以。为坐标原点，用三角板在白纸上建立z0夕坐标系； (b)在轨迹线上选取M，并测出它的坐标值(z，y)，代人公式计算水平初速度； (c)再在曲线上选取不同点，重复步骤2(b)，测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测量值． 4．注意事项 (1)在调整安装时，应保证斜槽末端切线水平，确保钢球飞出后作平抛运动；应使木板(包括白纸)靠近槽口、竖直且与小球运动轨迹所在平面平行，确保运动小球靠近木板，但不接触木板. (2)在实验中应使用斜槽挡球板，保证小球每次均从同一位置无初速释放． 说明：斜槽挡球板的位置应恰当，以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角. (3)在取下白纸前，应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置0(钢球球心在图板上的水平投影点，而不是斜槽末端点的投影)，如图5—3所示．确定坐标轴原点，并用重垂线过0 作竖直线，以准确确定坐标系的y轴． (4)在轨迹曲线上选点时，应选离坐标原点稍远的点用以测量计算，这样可减小误差． 【典型范例导析】 【例1】 在“研究平抛物体的运动”实验中： (1)在安装斜槽时，如何判断其末端切线是否调整为水平? (2)由于需要通过多次释放小球、描点，才能描绘小球的运动轨迹，那么在进行该步骤时应注意什么? 解析 (1)调节斜槽使其末端点的切线水平时，最好使用水准仪．如果没有配备水准仪，则可借助小钢球，将其放置于槽的末端，轻轻拨动后，若它能停留在放置的任意位置处，则说明达到要求． (2)在进行该步骤的操作中，应注意两点： (a)释放小球时，应选择合适的初位置，最好使钢球运动轨迹从图板左上角到右下角，以减小测量误差； (b)保证小钢球每次滚下的初始高度相同且均由静应在斜槽上配套安装挡球板．若没有配备挡球板，则可用直尺、薄板代替，但不宜直接用手释放． 点评研究高考实验试题可知：近年来考查学生动手操作能力的试题几乎年年都有，这充分体现了学生亲自动手操作实验的必要性．本例题以“研究平抛物体运动”实验为例说明：为尽量减小实验误差，在对实验器材的安装、调整中，既要有严格的操作要求，又要有灵活处理的方法，学生手脑并用尤为必要． 【例2】 在“研究平抛物体运动”实验中，某 (1)观察如图5—4，可知，他失误之处是___________． (2)他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真_______________．(选填“偏大”、“相等”或“偏小”)． 解析 (1)坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处，即在槽口正上r(r为小球半径)处．而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处． (2)如图5—5所示，正确的坐标系横轴应建立在x’处，原点应在O’处． 在轨迹上取点P，其坐标值真(x’，y’)，测量值为(z，y)，其中y’y，x’=x 而 当套用课本实验原理而又错取坐标原点时，该同学得到的测量值偏大． 点评无论将坐标原点是取在飞离槽口的球心处，还直方向运动性质，就可这样处理：如图5—6所示． 在水平方向上： v0=x/T 当改用通用方法处理时，小球平抛初速度测量值会与真实值相吻合． 【例3】在“研究平