实验05研究平抛物体的运动.doc

实验五：研究平抛物体的运动 【实验播放】 1、实验目的： (1)描出平抛物体的运动轨迹； (2)求出平抛物体的初速度． 2、实验原理： 平抛运动可以看作两个分运动的合成，一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动．在直角坐标系上，它们的位移方程表示为x= v0t，y=gt2．令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，则可作出小球做平抛运动的曲线．建立坐标系后，对曲线上的任一点均可求出其横坐标x、纵坐标y，用公式y=gt2可求出小球从原点到该点的运动时间，再用公式x= v0t就可求出小球做平抛运动的初速度． 3、实验器材 斜槽、白纸、图钉、木板、有孔的卡片、小球和刻度尺、重锤线． 4、实验步骤 (1)安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平程度已调好． (2)调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行，然后把重锤线方向记录到钉在木板上的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变． (3)确定坐标原点O：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O，O点即为坐标原点． (4)描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置，保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同．用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置． 5、数据处理 (1)确定运动轨迹：取下白纸，用平滑的曲线把记下的一系列位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹． (2)计算初速度：以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，并在曲线上选取六个不同的点，用刻度尺分别测出它们的坐标x和)y，然后用公式v0=计算出小球的初速度v0，并将有关数据记入下面的表格内，最后计算出v0的平均值． 1 2 3 4 5 6 x坐标/m y坐标/m 飞行时间t=/s 初速度v0=/m·s-1 6、注意事项 (1)实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触． (2)小球必须每次从斜槽上同一位置滚下，即在斜槽上固定一个挡板． (3)坐标原点(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球心在木板上的水平投影点． (4)要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由木板左上角到达右下角，这样可以减少测量误差． (5)要保持斜槽末端切线水平。 7、误差分析 (1)本实验的误差主要来源于两个方面：①安装斜槽时，其末端切线不水平②建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点。 (2)计算小球的速度要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可以减小相对误差． (3)要在上稍高的地方释放小球，使它以较大的水平速度抛出，其轨道最好由木板的左上角到右下角，这样可以减小相对误差。 【试题解析】 例1 下列各情况中不会对实验产生误差的是 ( ) A．小球与槽间有摩擦 B．小球飞离斜槽后受到空气的阻力 C．小球每次释放的高度不同 D．小球每次飞过竖直板时与板有摩擦 E．小球每次释放时或运动过程中，竖直板与槽的相对位置明显变化 解析 既然本实验研究的是平抛运动，当然实验必须满足平抛运动的条件，初速度v0沿水平方向，且在运动过程中只受重力的作用，这样才能保证物体能够做平抛运动，所以B、D错误；另外本实验是利用物体多次平抛分别找出轨迹上各点的，这就要求物体必须每次的运动轨迹相同且每次从同一高度释放，所以C错误；如果小球与槽间有摩擦，但只要释放高度相同，每次克服摩擦力做的功相同，初速度仍相同，故A正确；对选项E，虽然每次小球做相同的平抛运动，运动轨迹相同，但由于竖直板和槽的相对位置发生变化，使在纸上描下的点和轨迹上点的实际空间位置不对应，得出的坐标不准确，也是不对的．所以只有选项A是正确的． 例2 某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图 所示的物体运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已经标出，则： (1)小球平抛运动的初速度v0= (g=10m/s2)． (2)开始做平抛运动的位置坐标x=