浙江鸭2024高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天实验四研究平抛运动学案.docVIP

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试验四探讨平抛运动

一、试验目的

1．用试验的方法描出平抛运动的轨迹。

2．推断平抛运动的轨迹是否为抛物线。

3．依据平抛运动的轨迹求其初速度。

二、试验原理

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y＝ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。

3．测出轨迹上某点的坐标x、y，依据x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2得初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))。

三、试验器材

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。

四、试验步骤(以描迹法为例)

1．安装调整

(1)将带有斜槽轨道的木板固定在试验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平。

(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。如图所示。

2．建坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔登记小球在槽口(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，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的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经过的某一位置。

(2)让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置旁边用铅笔较精确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上登记该点。

(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，将坐标纸上登记的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹。

五、数据处理

1．推断平抛运动的轨迹是否为抛物线：在x轴上作出等距离的几个点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，y)。

(1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入y＝ax2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，若等式对各点的坐标都近似成立，则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，依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，若大致在一条直线上，则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匀称的六个点——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，已知g值，利用公式y＝eq\f(1,2)gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0，最终算出v0的平均值。

A

B

C

D

E

F

x/mm

y/mm

v0＝xeq\r(\f(g,2y))/(m·s－1)

v0的平均值

六、误差分析

1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。

2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不精确，导致轨迹上各点的坐标不精确产生误差。

3．小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。

4．确定小球运动的位置时，出现误差。

5．量取轨迹上各点的坐标时，出现误差。

七、留意事项

1．斜槽安装：试验中必需调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的随意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。

2．方木板固定：方木板必需处于竖直平面内，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)小球每次必需从斜槽上同一位置滚下。

(2)小球起先滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角始终到达右下角为宜。

4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而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较远的一些点来计算初速度。

热点一试验操作和误差分析

(2024·4月浙江选考)采纳如图1所示的试验装置做“探讨平抛运动”的试验。

(1)试验时须要下列哪个器材________。

A．弹簧秤B．重垂线C．打点计时器

(2)做试验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是________。

A．每次必需由同一位置静止释放小球

B．每次必需严格地等距离下降记录小球位置

C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触

D．记录的点应适当多一些

(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图2所示的频闪照片，在测得x1、x2、x3、x4后，须要验证的关系是________________。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是________。

A.eq\f(x1,T) B.eq\f(x2,2T)

C.eq\f(x3,3T) D.eq\f(x4,4