实验研究平抛运动规律
5.3、实验:研究平抛运动
随堂演练
3.在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸 记录物体的运动轨迹,小方格的边长L=1.6 cm,若小球 在平抛运动途中的几个位置如图13中的a、b、c、d所示, 则小球平抛运动的初速度的计算式为v0=________(用L、 g表示),其值是________(g=10 m/s2).小球在b点的速率 为________.(取二位有效数字)
五、数据处理
六、数据处理 1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如 图5所示,在x轴上作出等距离的几个点 A1、A2、A3„,把线段OA1的长度记为l, 那么OA2=2l,OA3=3l„.由A1、A2、 图5 A3„向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交 点记为M1、M2、M3„.如果轨迹的确是一条抛物线,那 么M1、M2、M3„.各点的y坐标与x坐标间的关系应该具 有y=ax2的形式(a是一个待定的常量). 用刻度尺测量某点的坐标值,代入y=ax2中求出常量a(例 如a=0.23,可以不写单位),于是知道了代表这个轨迹的 一个可能的关系式(即y=0.23x2).
五、数据处理
测量其他几个点的x、y值,如果各点的x、y值均满足同 一关系式y=ax2(在误差范围内),便可确定这条曲线是 一条抛物线. 2.根据平抛运动轨迹求平抛物体的初速度 (1)在轨迹上任取一点,测出该点离原点的水平位移x及 竖直位移y,就可求出初速度v0, 因x=v0t,y=gt2/2, 故v0= (2)在轨迹上任取三点A、B、C 使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规 律可知A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则 Δh=hBC-hAB=gt2所以t= g(hBC-hAB)所以初速度v0= t(x)=x hBC-hAB(g).
探究平抛运动的规律
探究3
思路:
X1 X2 A X3 X4
h 4h 9h
O
B
x
C
16h
D
y
探究2
实验如何设计?
实验结论:竖直方向上的分运动是
自由落体运动
探究4
怎样得到平抛运动的轨迹?
描迹法
器材:平抛运动演示仪 铁球、白纸、复写纸、夹子
直角坐标系怎么建?
坐标系:斜槽末端小球球心处即坐标 原点,再利用重锤线确定y轴方向和与 之重直的x轴方向。
板面是否竖直怎么判断?
重锤线: 调节调平螺丝,使重锤的吊 线与平板的线平行、与平板面平行。
对大家实验中出现的问题提出以下注意点: 起点:小球应在同一位置无初速自由释 放;释放的高度要适当 活动挡板: 从上逐渐往下移动 白纸: 不能动
小 结
平抛运动的规律: 竖直方向---自由落体运动 水平方向---匀速直线运动 探究方法: 要敢于大胆推测猜想; 但更要重视实验事实。
1、把平抛运动实验仪平放在桌面上,调整位置至使重锤能 够竖直向下 2、调整好斜槽末端水平,以保证小球离开斜槽后做平抛运 动 3、把坐标纸和复写纸固定在板上,并使坐标纸的竖直线与 重锤线重合 4、在斜槽末端口放上小球,将球心投影到坐标纸上并标上 O,O点即小球做平抛运动的抛出点。以O为坐标原点, 根据重锤线方向画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴 5、把小球从斜槽上的某一位置无初速度释放,观察小球的 运动轨迹,在框架里得到小球运动过程中的一点 6、重复步骤5,且每次让小球从斜槽的同一位置释放,以 保证小球在同一条轨迹上运动,且每次要不断改变框架 的位置,得到同一轨迹上的不同点 7、将坐标纸上的一系列点用平滑的曲线连接起来
以上运动具有哪些共同点?
(1)具有一定的初速度
平抛运动实验
第7课时 实验: 探究平抛运动的规律基础知识回顾 1.实验目的(1)用实验方法描出平抛物体的运动轨迹 (2)从实验轨迹求平抛物体的初速度 2.实验原理平抛物体的运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。
使小球做平抛运动,利用描迹法描出小球运动轨迹,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x 和y ,根据公式0x v t =和212y at =,就可求得:2g v x y =,即为做平抛运动的初速度。
3.参考案例 (1)案例一:利用平抛运动实验器(如同4-7-1所示)。
注意事项:a/斜槽末端切线必须水平b/每次从同一位置无初速释放小球,以使小球每一次抛出后轨迹相同,每次描出的点在同一轨迹上c/安装实验装置时,要注意使轨道末端与图板相靠近,并保持它们的相对位置不变 d/要用重垂线把图板校准到竖直方向,使小球运动靠近图板,又不接触图板e/坐标原点不是槽口末端点,应是球在槽口时,球心在图板上的水平投影点Of/球的释放高度要适当,使其轨迹不至于太平也不至于太竖直,以减小测量误差g/计算初速度时,应选离O 点远些的点 (2)案例二:利用水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹。
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。
(3)案例三:利用数码照相机或数码摄像机更精细地探究平抛运动。
(如图4-7-2) 重点难点例析一、平抛运动的实验步骤及注意事项图4-7-1图4-7-2【例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:A .让小球多次从 位置上滚下,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 .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。
⑴ 完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
⑵上述实验步骤的合理顺序是 。
【解析】 ⑴ A 中为了保证小球每次平抛初速度相同,轨迹重合,应让小球从同一位置滚下。
研究平抛运动实验(共6篇)
研究平抛运动实验(共6篇)以下是网友分享的关于研究平抛运动实验的资料6篇,希望对您有所帮助,就爱阅读感谢您的支持。
《实验:研究平抛运动》教案篇1实验:研究平抛运动描绘平抛运动的轨迹【方案一】平抛运动演示仪一、实验目的1.用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。
2.从实验轨迹求平抛物体的初速度。
二、实验器材斜槽,铁架台,木板,白纸,小球,图钉,铅笔,有孔的卡片,刻度尺,重锤线。
三、实验原理平抛运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
让小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立坐标系。
测出曲线上的某一点的坐标x和y,根据重力加速度g的数值、利用公式y=gt2/2 求出小球飞行时间t,再利用公式x=vt ,求出小球做平抛运动的初速度。
四、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,能使小球在平直轨道上的任意位置静止,就表明水平已调好。
2、调整木板:用悬挂在槽口的重垂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。
然后把重垂线方向记录到钉在木板的白纸上,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,用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O,O即为坐标原点。
4.描绘运动轨迹:使小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下,可记录小球平抛轨迹上的一系列位置。
5、计算初速度:取下白纸,以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴,用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点,用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。
用公式x=v0t和y=gt2/2计算出小球的初速度v0,最后计算出v0的平均值,并将有关数据记入表格内。
五、注意事项1、保证斜槽末端的切线水平。
2、方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,并使小球的运动靠近图板但不接触。
实验五 探究平抛运动的规律
接各点而得到运动轨迹时误差就小一些,故D正确,E
错.综上可知选A、D. [答案] CF AD
[例2] 甲、乙两同学在研究平抛运动规律的实验中,各
自让钢球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出钢球平抛 运动的轨迹. (1)甲同学在实验中得到A、B、C三点的坐标标记如图实 -5-2甲所示,坐标原点为抛出点,其中________点的位 置或坐标有明显错误,根据你认为正确的数据计算出钢球 平抛的初速度为________(g=10 m/s2).
(2)乙同学将斜槽轨道末端点取为坐标原点建立了坐标系并标 出了相应坐标数值,如图乙所示,则钢球的半径为
据上述的信息可知
图实-5-7
(1)小球到达轨道最低点B时的速度大小vB=______m/s,小 球在D点时的竖直速度大小vDy=________m/s,当地的重 力加速度g=________m/s2; (2)小球在圆弧轨道上是否受到了摩擦力:________(填“受
到”、“未受到”或“条件不足,无法确定”).
初速度抛出,其轨迹由图板左上角到达右下角;要在
平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速 度,这样可以减小测量误差.
六、误差分析 1.安装斜槽时,其末端切线不水平. 2.小球每次滚下的初位置不尽相同. 3.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点,实
际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点.
接触式开关S,被电磁铁吸住的小
图实-5-5
球B同时自由下落,改变整个装置的高度H做同样的实验, 发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地,该实验现 象说明了A球在离开轨道后 ( )
5.3实验:研究平抛运动
高中物理 必修二 平抛运动 王老师讲义5.3第五章曲线运动第三节 实验:研究平抛运动1、如何判断平抛运动的轨迹是否为抛物线?① 在某物体做平抛运动的轨迹曲线上,以抛出点为坐标原点建立直角坐标系。
② 那么在X 轴上做出等距离的几个点及轨迹上对应的各点,用刻度尺测量各点的x 、y 两个坐标。
③ 方法1 代数运算法: 把x y 值带入y=ax 2,求出a 的值,在误差允许的范围内是一个常数。
即可判断物体的轨迹是否为抛物线。
④ 方法2 图像法:建立y-x 2坐标系,计算出对应的y 和x 2的值,在y-x 2坐标系中描点连接各点看是否在一条直线上,该直线的斜率即为a 的值。
二、怎样计算平抛物体的初速度? 1、已知轨迹和抛出点:以抛出点为原点坐标,水平方向为x 轴,竖直向下为y 轴,建立平面直角坐标系。
用刻度尺测量出某一点的坐标x y ,根据平抛运动水平方向是匀速直线运动, 竖直方向是自由落体运动,(图1)即 x=v 0t y=21gt 2所以 v 0=tx=x h g 2Oyxy 3)2、已知轨迹和竖直轴(或水平轴)但不知抛出点:应用此种方法进行求解,要注意观察所给的几个点是否为连续相等时间,若满足此条件,则可以应用匀变速运动的基本规律Δy=gt 2求到时间t ,再根据x=v 0t 求解v 0。
例如:一个同学做“研究平抛物体运动”的实验,只在纸上记下重垂线y 的方向,忘记在纸上记下坐标原点位置,并只在坐标纸上描出平抛物体的后一部分轨迹,如图所示,依此图再加一把刻度尺,如何计算出平抛物体的初速度?方法1:在轨迹上取三点A 、B 、C ,使得x AB =x BC =Δx ,过A 、B 、C 三点做三条水平线,测出A 、B 两点间竖直距离为y 1,A 、C 两点间竖直距离为y 2,根据以上数据就可以求出v 0了。
设相邻两点间的时间间隔为t , y 2则 y 2 - y 1=gt 2①又 Δx=v 0t ②由①②解得v 0=Δx12y y g -方法1例题1 某同学在做研究平抛运动的实验时,忘记记下小球的抛出点,右图中的A 点为小球运动一段时间后的位置,他便以A 点为坐标原点,建立了水平方向和竖直方向的坐标轴,得到如图2所示的图像。
53实验研究平抛运动
究 3h
A
x4
平
B
抛
5h
C
运 7h
动
D
的
y
特 结论:平抛运动……
点
x
在误差允许的范 围内,四段水平 位移近似相等; 且四段水平位移 所用的时间相等。 竖直方向⊿h=aT2
二、平抛运动的初速度计算
x
x
y
1、
y 1 gt2 t 2y
2
g
记
住 原
x x v0t v0 t
点
y
2、没有记住原点v0如何求?
器
小球
木板
材 斜槽
重垂线
白纸
铁架台
实 ①安装调整斜槽:用图钉把白纸钉
验 步
在竖直板上,在木板的左上角固定
斜槽,并使其末端保持水平。
②调整木板:用悬挂在槽口的重垂
骤 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
平行且靠近,固定好木板;
③确定坐标轴: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即为坐标原点,再利
代入数字 l = 1.25cm=1/80 m
得到 v0 =0.70m/s
a b c
d
练6.如图为某小球做平抛运动时,用闪光照相的 方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为5cm, g=10m/s2,则
(1)小球平抛的初速度vo= 1.5 m/s (3)小球过A点的速率vA= 1.8 m/s 解:由自由落体运动规律,
O
槽口的端点,应
O′
是小球在槽口时
球心在木板上的 水平投影点。
坐标原点(平抛起点)
【方案二】
水平喷 出的细 水柱显 示平抛 运动的 轨迹。
研究平抛运动实验报告
研究平抛运动实验报告实验名称:研究平抛运动实验实验目的:通过实验研究平抛运动的规律,探究平抛运动的相关物理量之间的关系。
实验器材:1. 平面工作台2. 平抛装置:包括平抛器和磁托板3. 实验小球4. 铅笔5. 尺子6. 秒表实验原理:平抛运动是指物体在水平方向上以一定初速度抛出后,在竖直方向上受重力作用,水平方向上受到空气阻力作用的运动方式。
实验步骤:1. 在平面工作台上固定平抛装置,将平抛器放在磁托板上。
2. 调节磁托板的倾斜角度,使得平抛器的发射角度为30度。
3. 在平抛器上方的起点位置放置实验小球。
4. 用铅笔在平面工作台上标出距离起点位置为0的参考线。
5. 使用秒表记录实验小球从起点位置抛出到达不同水平距离的时间,记录5组数据。
6. 使用尺子测量每一组实验的水平距离。
实验数据:下表为实验测量得到的数据:组数水平距离 (m) 时间 (s)1 0.5 0.322 1.0 0.453 1.5 0.614 2.0 0.795 2.5 0.97实验结果分析:根据实验数据绘制水平距离和时间之间的曲线图,可以通过曲线图观察到水平距离和时间之间的线性关系,即水平距离和时间之间存在着直线关系。
根据实验数据计算得到的平均速度为:组数平均速度 (m/s)1 1.562 2.223 2.464 2.535 2.58实验结论:通过实验研究可得:1. 平抛运动下,水平距离和时间之间存在线性关系。
2. 平抛运动下,速度随着水平距离的增加而增加。
3. 错误和不确定性会对实验结果产生影响,包括测量误差、空气阻力等。
实验改进:1. 进行更多组实验数据的采集,提高实验结果的可靠性。
2. 减小实验中的误差,例如使用更精确的仪器测量水平距离和时间。
3. 考虑到空气阻力的影响,可以进行进一步的实验研究,如改变抛射角度、不同物体的质量等。
实验研究平抛运动的规律
实验研究平抛运动的规律一、实验目的:1.描绘平抛运动的轨迹2.根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度二、实验原理:1.用喷水法、频闪照相、平抛演示仪、传感器和计算机描绘轨迹2.v t v0v&xx n x n1aT22 2实验方案三、实验器材:平抛演示仪、铅锤、小铁球、白纸、铅笔、刻度尺四、实验步骤:(一)安装器材1.按如图所示安装实验装置,使斜槽末端水平,把白纸固定在竖直板上。
2.以水平槽末端端口上小球球心在木板上的投影点为坐标原点O,过O点在白纸上画出竖直的y轴和水平的x轴。
(二)进行实验3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点,用同样方法,在小球运动路线上描下若干点。
4.将白纸从木板上取下,从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线。
(三)处理数据x1 x2x3x y O15.在白纸上取点A、B、C,使得x1=x2=x3=x,y2 Av0B测量y1、y2、y3。
y3 vByy C1(四)得出结论6.计算平抛初速度v0水平方向:x1=x2=x3=x,故O到A、A到B、B到C时间T相同。
x=v0T竖直方向:y1:y2:y3=1:3:5 & y3-y2=gT2gx2联立求解:v0y3y2或y2y3v By g2T竖直方向:v By2T4gx2联立求解:v0y2y3(五)分析误差系统误差:偶然误差:实验改进课后反思:同学们试着对实验方案进行改进。
2。
平抛运动实验实验报告
平抛运动实验实验报告篇一:实验平抛运动实验报告平抛运动实验报告班级姓名学号一、实验目的:1、描绘物体平抛运动的轨迹并判断是不是抛物线2、学会根据平抛运动轨迹图求出平抛的初速度二、实验原理:1、平抛物体的运动可以看做是两个分运动的合运动:一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. 让小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,即小球做平抛运动的曲线,建立坐标系,判断轨迹是不是抛物线。
2、测出曲线上某一点的坐标x和y,依据重力加速度g的数值,利用公式y=1/2gt2求出小球的飞行时间t,再利用公式x=v0t求出小球的水平分速度,即为小球做平抛运动的初速度v0. 三、实验器材斜槽、小球、木板、重锤线(铅垂线)、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔(或卡孔)四、参考实验步骤1、安装调整弧槽,使其末端保持水平。
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,就表明斜槽平直部分的末端处已水平.2、调整木板:用悬挂在槽口上的重锤线把木板调到竖直方向,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的坐标纸上,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.(注意:小球在运动中不能与坐标纸接触)3、确定坐标原点O:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在槽口时球心在板上的水平投影点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,调整卡片位置,要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,取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来便得到小球做平抛运动的轨迹.5、判断轨迹是不是抛物线6、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ABCDEF六个不同的点,用刻度尺测出它们的坐标x和y,用公式x=v0t和y=1/2gt2计算出小球的初速度v0,最后求出v0的平均值.●实验中的注意事项1.安装斜槽时,应检查斜槽末端的水平槽部分是否水平,检查方法是小球平衡法.2.固定坐标纸时应用重锤检查坐标纸上的竖直线是否竖直,坐标原点位置是否正确.3.要注意保持小球每次都是从同一止高度由静止开始滚下.4.计算初速度时,应选距抛出点远些的点为宜.以便于测量,减小误差.2●实验结论平抛实验中小球作平抛运动轨迹是,其平抛初速度为篇二:平抛运动实验报告平抛运动实验报告班级姓名学号一、实验目的:1、描绘物体平抛运动的轨迹并判断是不是抛物线2、学会根据平抛运动轨迹图求出平抛的初速度二、实验原理:1、平抛物体的运动可以看做是两个分运动的合运动:一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. 让小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,即小球做平抛运动的曲线,建立坐标系,通过y/x2的值,来判断轨迹是不是抛物线。
研究平抛运动(实验报告)
研究平抛运动(实验报告)引言概述:平抛运动是物理学中一种基本运动形式,它指的是在水平方向上以一定的初速度进行投掷物体,在无重力和空气阻力的情况下,物体将沿着一条抛物线轨迹运动。
本实验旨在通过验证平抛运动的基本理论,深入研究其运动规律,并通过实验数据进行验证和分析,以验证实验结果与理论预期的一致性。
正文内容:1. 运动规律的分析1.1 平抛运动的基本概念平抛运动是指在竖直方向上受到重力的作用,在水平方向上以一定的初速度进行投掷物体。
在无重力和空气阻力的情况下,物体将沿着抛物线轨迹运动。
1.2 平抛运动的基本公式平抛运动的运动方程为:- 水平方向运动方程:x = v0xt- 竖直方向运动方程:y = v0yt - 1/2gt^2其中,x 表示水平方向位移,v0x 表示水平方向初速度,t 表示运动时间,y 表示竖直方向位移,v0y 表示竖直方向初速度,g 表示重力加速度。
2. 实验装置与方法2.1 实验装置本实验使用的实验装置主要包括:平台、抛体、计时器和测量仪器(如标尺、尺子等)。
2.2 实验方法具体实验操作步骤如下:- 将平台放置在水平地面上,并保证其稳定性。
- 在平台上放置抛体,并确定其起始位置。
- 使用计时器测量抛体的飞行时间。
- 使用测量仪器测量抛体的水平位移和竖直位移。
3. 实验数据处理3.1 数据采集使用实验方法所述的测量仪器和计时器测量抛体的水平位移、竖直位移和飞行时间,并记录数据。
3.2 数据处理通过实验数据进行计算,利用平抛运动的基本公式,计算抛体的初速度、抛体的水平速度、抛体的竖直速度等参数,并将计算结果整理为表格或图形。
4. 实验结果与分析4.1 数据表格或图形呈现将实验数据处理后的结果整理为表格或图形,清晰地展示出抛体的位移、速度等参数随时间变化的趋势。
4.2 数据分析通过观察数据表格或图形,分析抛体的运动规律。
比较实验结果与理论预期的一致性,讨论可能存在的误差来源,并提出改进实验设计的建议。
知识讲解 实验:研究平抛运动
实验:研究平抛运动 编稿:周军 审稿:隋伟【学习目标】1. 用实验与理论进行探究、分析,认识平抛运动的规律;2. 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹;3. 根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度;4. 理解实验探究的意义,学会构思实验方案,组织实验器材,完成实验探究或者是验证,并会分析实验现象获得实验结论。
【要点梳理】要点一、探究平抛运动规律的思路1.物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用,且具有水平的初速度,即恒定的重力与初速度方向垂直,平抛运动是曲线运动。
因为平抛运动的物体在水平方向不受力的作用,在竖直方向上只受到恒定的重力作用。
因此可将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个直线运动。
2.分析在这两个方向上物体的受力情况,结合初始条件,运用牛顿第二定律推测在这两个方向上物体分别做什么运动。
如:在水平方向上物体不受力,应该以平抛的初速度做匀速直线运动;在竖直方向物体只受重力,且初速度为零,应该做自由落体运动。
3.设计实验,分别验证物体在这两个方向上的运动是否和猜想一致。
要点二、探究平抛运动规律的实验方法实验方法即应该怎样验证物体在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,现介绍两种方法——对比实验法和描迹论证法。
一、对比实验法对比实验法即将平抛运动和自由落体同时进行,对比试验;将平抛运动和水平方向上的匀速运动对比试验。
(1)创设一个情景,让物体做平抛运动的同时,另一个物体以相同的初速度在水平面上做匀速直线运动,并且使两个物体运动的初始位置在同一竖直线上。
若两个物体在运动过程始终在同一条竖直线上,或者平抛运动的物体恰好和匀速直线运动的物体相遇,便可以说明平抛运动的物体在水平方向的运动和匀速直线运动一样,是匀速直线运动,否则便不是。
(2)创设一个情景,让物体做平抛运动的同时,另一个物体从同一位置做自由落体运动。
若两个物体在运动过程始终在同一条水平线上,或者平抛运动的物体恰好和自由落体运动的物体同时落地,便可以说明平抛运动的物体在竖直方向的运动和自由落体运动一样,是自由落体运动,否则便不是。
平抛运动的规律与实验探究
平抛运动的规律与实验探究平抛运动是物理学中的一个重要概念,用以描述在水平方向上初速度为零的物体在重力作用下进行的运动。
本文将探讨平抛运动的规律并介绍相应的实验方法,以揭示物体在平抛运动中的运动规律。
一、平抛运动的规律平抛运动的规律由以下几个关键要素组成:1. 初速度为零:平抛运动的初速度在水平方向上为零,物体只有竖直方向的初速度。
2. 水平运动:在平抛运动中,物体在水平方向上匀速运动,速度保持不变。
3. 垂直运动:在平抛运动中,物体在竖直方向上受到重力的作用,以加速度g向下运动。
基于以上规律,平抛运动可以用以下公式描述:- 位移公式:在水平方向上,物体的位移等于水平速度乘以时间;- 匀加速直线运动的位移公式:在竖直方向上,物体的位移等于初速度乘以时间加上重力加速度乘以时间的平方的一半。
二、实验探究为了验证平抛运动的规律,我们可以设计以下实验:实验材料:简单的装置,包括一个水平台面、一个平面铁片和一个竖直的测量装置(如直尺或标尺)。
实验步骤:1. 在水平台面上固定好平面铁片,确保其在水平方向上没有任何运动;2. 在铁片上放置一个小球,并用手把球按住,使其保持静止;3. 在球松开的瞬间,使用测量装置测量球从放开到触地的时间;4. 重复多次实验,记录下每次实验的时间;5. 通过观察记录的数据,计算出平均时间。
实验原理:根据平抛运动的规律可知,物体从放开到触地的时间由以下因素决定:1. 初始位置的高度;2. 重力加速度的大小。
通过测量多次实验得到的平均时间,并通过计算,我们可以求解初速度、位移等与平抛运动相关的物理量。
实验结果与讨论:通过实验所获得的数据以及计算所得的物理量,我们可以验证平抛运动的规律。
实验中的物体在水平方向上运动匀速,而垂直方向上受到重力的加速度使其做匀加速直线运动,结果和理论符合较好。
三、结论通过对平抛运动的规律与实验的探究,我们可以得出以下结论:1. 平抛运动的规律包括初速度为零、水平运动和垂直运动等要素;2. 实验结果与理论相符,验证了平抛运动的规律。
高考物理实验-研究平抛运动规律
研究平抛运动规律知识元研究平抛运动规律知识讲解一、实验目的1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹.2.用实验轨迹求解平抛运动的初速度.二、实验原理使小球做平抛运动,利用描迹法描绘小球的运动轨迹,建立直角坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,由公式:x=v0t和y=gt2,可得v0=x.三、实验器材(以斜槽法为例)斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.四、实验步骤1.如图所示安装实验装置,使斜槽末端水平(小球在斜槽末端恰好静止).2.以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x 轴.3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法,在小球运动路线上描下若干点.4.将白纸从木板上取下,从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示.五、数据分析1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)原理:若平抛运动的轨迹是抛物线,则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后,轨迹上各点的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上a是一个特定的值.(2)验证方法方法一:代入法用刻度尺测量几个点的x、y坐标,分别代入y=ax2中求出常数a,看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数.方法二:图像法建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值,在y -x2坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值.2.计算平抛运动的初速度(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点,测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0.因x=v0t,y=gt2,故v0=x.(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示,在轨迹上任取三点A、B、C,使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规律可知,A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则Δh=h BC-h AB=gt2.所以t=,所以初速度v0==x.六、注意事项1.固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度水平.2.固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直.3.小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放,为此,可在斜槽上某一位置固定一个挡板.4.要在斜槽上适当高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨迹由木板左上角到达右下角,这样可以减小测量误差.5.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.6.计算小球的初速度时,应选距抛出点稍远一些的点为宜,以便于测量和计算.七、误差分析1.小球受空气阻力;2.斜槽末端切线不水平;3.小球每次自由滚下的位置不同.例题精讲研究平抛运动规律例1.某物理学习小组在做“研究平抛运动”的实验时,得到小球做平抛运动的轨迹,以小球被抛出的位置为原点,初速度的方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立平面直角坐标系,如图所示。
研究平抛运动的实验
研究平抛运动的实验平抛运动是物理学中的经典实验之一,通过实验可以研究物体在水平方向上的运动规律。
本文将分析和描述一个关于平抛运动的实验。
实验目的:研究物体在水平方向上的平抛运动规律,检验平抛运动公式。
实验装置和材料:1. 平抛器:一种能够以一定初速度将物体抛出的设备。
它包含一个可调节的斜面和一个可固定的抛出位置。
2. 实验材料:小球、直尺、计时器。
实验原理:平抛运动是指一个物体在仅受重力作用下在水平方向上以一定初速度抛出后的运动状态。
在水平方向上,物体做匀速直线运动;在竖直方向上,物体受重力作用而做自由落体运动。
实验步骤:1. 在平抛器上调整角度,使斜面与水平面呈一定夹角。
2. 将小球放在平抛器上的固定位置,测量小球离地面的高度h。
3. 按下计时器开始计时,并按下启动平抛器的按钮,使小球被抛出。
4. 当小球回到地面时,立即停止计时器,并记录下经过的时间t。
实验数据处理:1. 计算小球的初速度v0:根据自由落体公式,h = (g * t^2) / 2,可以得到初速度v0 = g * t。
2. 计算小球的水平位移x:由于小球在水平方向上做匀速直线运动,所以x = v0 * t。
3. 绘制v-t图和x-t图:将实验数据绘制在坐标系图上,可以观察和分析小球的运动规律。
实验注意事项:1. 在测量小球的高度h时,要使用直尺垂直地测量,避免误差。
2. 在测量时间t时,要尽量准确地按下启动按钮和停止计时器,以避免时间误差。
3. 进行多次实验,取平均值,减小误差。
实验结果和讨论:通过实验数据处理和图形分析,可以得到小球在水平方向上的运动规律。
在v-t图上可以观察到初速度v0是恒定的。
在x-t图上可以观察到小球的水平位移x随时间的平方变化。
这与平抛运动的理论公式相一致。
实验结论:通过这个实验,验证了平抛运动的运动规律。
小球在水平方向上做匀速直线运动,垂直方向上做自由落体运动。
实验结果与理论公式相符合。
实验改进:1. 提高实验的精确度,例如使用更精密的计时器和测量仪器。
平抛运动及其规律
平抛运动及其规律1.平抛运动的特点①受力特点:F合=mg,方向竖直向下②运动特点:平抛物体的速度方向与受力方向不在一条直线上,故平抛运动是曲线运动。
又因为物体受恒力作用,加速度不变,故平抛运动是匀变速曲线运动。
平抛物体的运动是曲线运动的一个特例,其运动特点是具有水平方向初速度和竖直向下的加速度g(只受重力、忽略空气阻力),由运动的合成与分解知识可知,平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
因此,平抛运动问题都可以通过水平方向的分运动和竖直方向的分运动具有等时性的特点进行研究。
2.平抛运动的规律以抛出点为坐标原点,以初速度v0方向为x正方向,竖直向下为y正方向,如图1所示。
则有:分速度vx=v0,vy=gt 合速度v=s=,tanθ=分位移x=v0?t,y=gt2 合位移s=注意:合位移方向与合速度方向不一致。
轨迹:设物体平抛至某点(x,y),如图2所示,则轨迹方程为:x=v0t,y=gt2 消去参数t,得y=x2。
(抛物线)3.平抛物体运动中的速度变化水平方向分速度保持vx=v0,竖直方向加速度恒为g,速度vy=gt,从抛出点起,每隔Δt时间的速度的矢量关系如图3所示,这一矢量关系有两个特点:(1)任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0;(2)任意相等时间间隔Δt内的速度改变量均竖直向下,且Δv=Δvy=g?Δt问题全解平抛运动的飞行时间和水平距离由哪些因素决定?由于分运动和合运动具有等时性,平抛运动的飞行时间只受下降的距离y 的限制,即飞行时间只由竖直分运动决定,与水平分运动无关,只要做平抛运动的物体下降的距离相同,无论水平初速度和质量如何,其飞行时间均相同,且为t=但飞行的水平距离x则由平抛初速度v0和下降的距离y共同决定,为:x =v0t=v0[例1]一架飞机水平匀速地飞行。
从飞机上每隔1 s释放一铁球,先后共释放4个。
若不计空气阻力,则4个球A.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是等间距的B.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点不是等间距的C.在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线,它们的落地点是等间距的D.在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线,它们的落地点是不等间距的解析:飞机和铁球的水平运动相同(相对地面)。
实验五探究平抛运动的规律
实验五 探究平抛运动的规律、实验目的 1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹. 2.根据平抛运动的轨迹求其初速度. 二、实验原理1.用描迹法画出小球平抛运动的轨迹. 2.建立坐标系,测出轨迹上某点的坐标 三、实验器材斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺 四、实验步骤1.安装调平:装带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线 水平.2.建坐标系: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,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,沿重垂线的方向画出过坐标 原点的竖直线,作为 y 轴,过 O 点画出水平向右的 x 轴.3.确定球位置: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,然后让小球由同一位置自由滚下, 在粗略 确定的位置附近利用带孔的硬纸板较准确地找出小球通过的位置, 并在坐标纸上用铅笔记 下该点.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. 五、数据处理1.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,已知 g 值,利用公1 式 y =12gt 2和 x = v 0t ,求出小球做平抛运动的初速度 v 0,最后算出 v 0 的平均值 .ABCDEFx/mmy/mmv 0= x g/2y(m/s)v 0 的平均值x 、y ,根据 x = v 0t ,y = 12gt 2得初速度 v 0=x ·2.验证轨迹是抛物线:抛物线的数学表达式为y=ax2,将某点(如 B 点)的坐标x、y 代入上式求出常数 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近似都成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线.六、误差分析 1.斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动. 2.确定小球运动的位置时不准确. 3.量取轨迹上各点坐标时不准确. 七、注意事项1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平 (检查是否水平的方法是: 将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,看其是否有明显的运动倾向 ). 2.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.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下.4.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.小球开始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一直到达 右下角为宜.6.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. 八、获得平抛运动轨迹的其他方法1.喷水法如图 1,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的 细管,其中一根弯成水平,加上一个很细的喷嘴. [ 直管的作用是保 证 A 处的压强等于大气压强,使弯管喷出水的速度 ( 平抛初速度 )不受 瓶内液面的影响 ]水从喷嘴中喷出,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,进行分析处理. 2.频闪照相法用数码相机可记录下平抛运动的轨迹,如图 2 所示.由于相 邻两帧照片间的时间间隔是相等的,只要分别测量相邻两照 片上小球的水平位移和竖直位移,就很容易判断平抛运动水 平方向和竖直方向上的运动特点.例 1 (1) 在做“探究平抛运动的规律”的实验时,让小球多次沿 同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了能 较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为不正确的选项前面的字母填在横线上 _____ . A .通过调节使斜槽的末端保持水平B .每次释放小球的位置必须相同C .每次必须由静止释放小球D .小球运动时不应与木板上的白纸相接触E .将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线图 1图2(2)(2) _______________________________________ 某同学在做“探究平抛运动的规律”的实验中,忘记记下小 球做平抛运动的起点位置 O ,A 为物体运动一段时间后的位置, 根据图 3 所示,求出物体做平抛运动的初速度为 ___________ m/s. 例 2 (2011·安徽巢湖市第一次教学质量检测 )如图 4 所示,在 用斜槽轨道做“探究平抛运动的规律”的实验时让小球多次沿 同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹.(1) 为了能较准确地描出运动轨迹,下面列出了一些操作要求,不正确的是A .通过调节使斜槽的末端保持水平B .每次释放小球的位置可以不同C .每次必须由静止释放小球D .小球运动时不应与木板上的白纸 (或方格纸 ) 相接触(2) 图 5 中 A 、 B 、 C 、D 为某同学描绘的平抛运动轨迹上的几个点,已知方格边长为 L.则小球的初速度 v 0= _____,B 点的速度大小 v B = ______ .( 重力加速度为 g)例 3 如图 6 所示为频闪摄影方法拍摄的探究物体做平抛运动规律的照片, A 、B 、C 为三个同时由同一点出发的小球. AA ′为 A 球 在光滑水平面上以速度 v 运动的轨迹; BB ′为 B 球以速度 v 被水平 抛出后的运动轨迹;()图4图CC′为 C 球自由下落的运动轨迹.通过分析上述三条轨迹可得出结论:图 6 (1) __________________________________________________________1.平抛物体的运动规律可以概括为两点:①水平方向做匀速直线运动, ②竖直方向做自由落体运动.为了研究平抛物体的运动,可做下面的 实验:如图 7 所示, 用小锤击打弹性金属片,使 A 球水平飞出, 同时松开 B 球,使其做自由落体运动,结果两球同时落到地面.这个 实验 ( ) A .只能说明上述规律中的第①条B .只能说明上述规律中的第②条C .不能说明上述规律中的任何一条D .能同时说明上述两条规律2.如图 8 所示,为通过实验得到的一条平抛运动的轨迹,在竖直坐 标轴 y 上,从原点开始 向下任取一个坐标为 h 的点,再找到坐标为 4h,9h,16h ,⋯的点,过这些点做水平线,与轨迹分别相交于A 、B 、C ⋯各点,交点的横坐标分别为 OA ′, OB ′,OC ′,⋯,用直尺量得 OA ′=A ′B ′= B ′C ′=⋯,这说明 ( )A .因为小球从 O 到A 、A 到B 、B 到C 的运动时间不等,所以平抛运动沿水平方向的分 运动是变速运动B .因为小球从 O 到 A 、A 到B 、B 到C 的运动时间在增加,所以平抛运动沿水平方向的 分运动是减速运动C .因为小球沿竖直方向的分运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以在小球运动过程 中从 O 到 A 、A 到 B 、 B 到 C 的运动时间都是相等的,故平抛运动沿水平方向的分运 动是匀速直线运动D .由于小球沿竖直方向的分运动不是初速度为零的匀加速直线运动,所以平抛运动沿水 平的分运动不是匀速直线运动3.在“探究平抛运动的规律”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: A .让小球多次从 ___ 位置滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置. B .安装器材,注意 _____ ,记下平抛初位置 O 点和过 O 点的竖直线. C .取下白纸,以 O 为原点,以竖直线为 y 轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物 体的轨迹.(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上.(2) _________________________ 上述实验步骤的合理顺序是 . 4.在“探究平抛运动的规律”的实验中:(1)为使小球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是图7图8(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为和 y 轴,竖直线是用 ______________ 来确定的.(3) 验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是:在水平方向从起点处取两段连续相等的 位移,再作平行于 y 轴的直线交于曲线两点,则两段 y 轴方向上的位移大小之比为(4) 某同学建立的直角坐标系如图 9所示. 假设他在安装实验装置和进行其他操作时都准确无误, 只有一处失误, 即是 _____________ (5) ______ 该同学在轨迹上任取一点 M ,测得坐标为 (x , y).则初速度的测量 值为 _________ ,真实值为 . 5.试根据平抛运动原理,设计“测量弹射器射出的弹丸初速度” 的实验方法,提供的实验器材如下:弹射器 (含弹丸,如图 10 所示 );铁架台 (带有夹具 );米尺. (1)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为 (并在示意图中用字母标出 ) ______________________ (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: __________________________________________________ . 6.某同学用图 11 甲所示装置做“研究平抛运动”的实验, 根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标图丢失了一部分,剩余部分 如图乙所示, 图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表 0.10 m ,P 1、P 2和 P 3是轨迹图线上的 3个点,P 1和 P 2、P 2和 P 3之间的水平距离相等. 完成下列填空:x 轴 图9图 11(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为 x1、x2和x3,纵坐标分别为 y1、y2和 y3,从图乙中可读出|y1-y2|=_____________ m,|y1-y3|=_____ m,|x1-x2|=m(保留两位小数 ).(2) 若已测知抛出后小球在水平方向做匀速运动,利用(1)中读取的数据,可求出小球从 P1运动到 P2所用的时间为____ s,小球抛出后的水平速度为 __ m/s(均可用根号表示 ) .7.在“探究平抛运动的规律”的实验中,用一张印有小方格的纸记录物体的运动轨迹,小方格的边长 L=1.6 cm,若小球的平抛运动轨迹中的几个位置如图 12中的 a、b、c、d 所示,则小球平抛运动的初速度的计算式为________ v0=(用 L、g 表示 ),其值是____________ (g= 10 m/s2).小球在 b 点的速率为. (取两位有效数字 )6. (1)0.60 1.60 0.60 (2)0.20 3.0 7. 2 gL 0.80 m/s 1.0 m/s课堂探究 答案例 1 (1)E (2)2.0 例 2 (1)B (2)2 Lg421Lg例 3 (1) 做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动 上做自由落体运动 随堂训练 (2) 做平抛运动的物体在竖直方向1.B 2. C3. (1)斜槽上的相同 斜槽末端切线水平,方木板竖直且与小球运动轨迹所在竖直面平行 4. (2)重垂线 (3)1∶ 3 (4)将坐标原点取在了槽口5.见解析解析 (1)实验示意图如图所示 (2)弹射器必须保持水平,以保证弹丸初速度沿水平方向.(3) 弹丸下降的高度 y 和水平射程 x ,如图所示.x ,得出水平射程 x 的平均值 x ,以减小误差. (5) 因为 y = 12gt , (2)BAC (1)将小球放在端点处,看它是否滚动所以 t 又 x = v ·t ,。
5.3实验:研究平抛运动
5.3 实验:研究平抛运动 :1、能描出平抛运动的轨迹,知道实验原理、步骤及注意事项,会判断平抛运动的轨迹2、会计算平抛运动物体的初速度,能掌握描迹法、频闪照相法、对比法等探究实验【考点分类】考点1 研究平抛运动性质的方法1、平抛运动性质的研究方法可用对比实验法、频闪照相法等进行。
频闪照相是指每隔一段时间对同一物体进行一次照相,并将其位置呈现在同一张底片上的技术。
它可以精确描述物体的运动情况。
(1)通过对同一时刻两小球位置的对比可知,在任一个相同时间内下落的位移是相等的,即平抛运动的竖直分运动是自由落体运动(2)测量相邻间的水平距离,结果发现任意两个相邻间的水平距离相等,说明平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动考点2 平抛运动轨迹的描绘利用描迹法描绘平抛运动到轨迹1、安装调平:将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平2、建立坐标系: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,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,用重垂线画出过坐标原点的竖直向下的直线作为y 轴,画出水平向右的x 轴3、确定球的位置: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,然后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,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,将坐标纸上记下得一系列点用平滑得曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹。
考点3 实验数据处理及误差分析1、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——F E D C B A ,,,,,,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(y x ,),并记录在表格中,已知g 值,利用公式221gt y =和t v x 0=,求出小球做平抛运动的初速度0v ,最后算出0v 的平均值2、验证轨迹是抛物线:抛物线的数学表达式为2ax y =,将某点(如B 点)的坐标(y x ,)代入上式求出常数a ,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线3、误差来源:(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,误以为斜槽口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在木板上的投影点为坐标原点)(3)量取轨迹上各点坐标时不准确考点4 实验创新设计在基本实验原理的基础上所设计的创新实验,在方法和操作上有较大的改进或创新,但所依据的仍是运动的分解及分运动的与合运动的等时性、独立性、且时间均由竖直方向上的位移数据经2∆得s=gt 出。
高中物理 必修二 3 实验:研究平抛运动
(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。
用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点,这就在白 纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。
保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始下滑, 用同样的方法,可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。
3.平抛运动在竖直方向做自由落体运动。
21
解析:由自由落体运动规律,
Δy=gt2=2×0.05=0.1 m 所以t=0.1 s
x=v0t
所以
v0
=
x 3 0.05m t 0.1s
vBy
= (y1 y2 ) 8 0.05m =2
2t
0.2s
m/s
=1.5 m/s
vAy = vBy –gt = 2 m/s-1 m/s=1 m/s
27
5.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 cm,若小球在平抛运 动中先后经过的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则 小球平抛的初速度的计算式为v0=_2_g_l _ (用l、g表示),其值是___0_._7_0__m_/_s___ (g取9.8 m/s2)。
观察结果:两球同时落地 【实验结论】: 平抛运动竖直方向的运动 是自由落体运动 。
观察实验,你能得 出什么结论?
6
探究三、描绘平抛运动的轨迹 探究思路:
怎样才能描绘出平 抛运动轨迹?
1.创造条件得到一个平抛运动。
2.在平抛运动的轨迹上找到一些点并记录下来。
3.利用记录下来的点描出平抛运动的轨迹。
4.进一步研究这种运动轨迹,分析平抛运动规律
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(3)将小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上描点O,并过O沿 重垂线用直尺描出竖直方向。
(4)选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q,在Q点放上挡球板。 (5)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, 当飞行的小球顺利地穿过卡片上小孔时,在小孔靠近纸面所在处做上记号; 重复该步骤,描下至少5个不同位置的对应点。
(6)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
起来,即为小球平抛运动的轨迹。
2.求小球平抛的初速度
(1)以O为坐标原点,用三角板在白纸上建立xOy坐标系;
2y
(2)在轨迹线上选取点M,并测出它的坐标值(x,y),代入公式vx=x/ g 计
算水平初速度;
(3)再在曲线上选取不同点,重复步骤(2)。测量。计算水平初速度,最
和 (1)y该,装利置用有v0一=_x处__错_g_误_(_2,_y_)就_,是求_竖_出_直_小_板_球__做上__平白__抛_纸_运_没_动_靠_的__初近__速斜__度_槽_v_0末。__端_____。
(2)假设该同学描出的小球做平抛运动的轨迹是准确的,由于装置上的
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点),确定坐标
轴原点,并用重锤线过O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。
五、误差来源及分析
1.小球不能做平抛运动(空气阻力的影响,斜槽末端点的切线不 水平);
2.小球每次释放时最初状态不完全相同(如高度、初速度等)导致 白纸上所标的小球的各个位置不代表同一平抛曲线上的点;
3.小球实际的运动轨迹与竖直板不完全平行; 4.白纸上标出的抛出点不准确,带来测量位移的误差; 5.白纸上标出的小球位置太少,会带来描绘轨迹曲线的误差; 6.选取点测量其竖直、水平位移有测量误差。
考点1 实验步骤及注意事项
【例1】“研究平抛物体的运动”实验中,为了描出物体的运动轨迹,实验应有下列 各个步骤: A.以O为原点,画出与y轴相垂直的水平x轴 B.把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上,使由斜槽上滚下抛出的小 球正好从纸片的缺口中通过,用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置 C.每次都使小球从斜槽上固定的位置开始滚下,用同样的方法描出小球经过的 一系列位置,并用平滑的曲线把它们连接起来,这样就描出了小球做平抛运 动的轨迹 D.用图钉把白纸钉在竖直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽 E.在斜槽末端拉高一个小球半径处定为O点,在白纸上把O点描下来,利用重垂 线在白纸上画出过O点向下的竖直线,定为y轴 在上述实验中,缺少的步骤F是___________。 正确的实验步骤顺序是_______________。
应以斜槽末端小球重心所在位置为坐标原点,否则引起
误差。
在曲线上取作计数的点取值范围越大,误差越小,选项
B、C正确。
2
某同学按图安装好器材,进行实验,记下小球穿 过卡片孔的一系列位置A,B,C,D,E(图中未 标出),取下白纸,分析发现小球抛出点O没有记 下,于是他用平滑曲线将A,B,C,D,E点连 接起来并延长到纸边缘,把抛物线与纸边缘的交 点定为O点,以O为原点,正确建立坐标系,测出曲线上某点的坐标x
【解析】在研究“平抛物体运动”实验中, 测量误差的重要因素之一是斜槽末端切线是否水 平。
【答案】缺少步骤F是:调整斜槽。使放在 斜槽末端的小球可停留在任何位置,说明斜槽末 端切线已水平。
正确步骤顺序是:D、F、E、A、B、C。
1
用斜槽做平抛运动实验时 (1)实验装置的调整要求a.______,b._______。 (2)作出平抛运动的轨迹后,为算出其初速度,实
而y=(1/2)gt2,x=v0t,得v0=x·
g 2y
。
其中x、y均是由刻度尺进行测量的,计算点距抛出点O
越远,x、y值就越大,误差越小。
因此小球与斜槽之间有摩擦,只要保证小球每次从槽上
滚下的初始位置都相同,平抛时的初速度就都相同,不会引
起误差。
如果安装斜槽时其末端不水平,其运动就不是平抛运动
ห้องสมุดไป่ตู้
而是斜抛运动,会引起误差。
【例2】下列哪些因素会使“研究平抛物体的运动”实验的误差增大 ()
A.小球与斜槽之间有摩擦 B.安装斜槽时其末端不水平 C.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点 D.根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点
O【较解远析】从本实验的实验目的来看,就是要“描出平抛物体的运 动轨迹,并求出平抛物体的初速度”,有的学生认为如果小球与斜槽 之间有摩擦,小球离开斜槽末端的平抛初速度比光滑斜槽的小,而错 选了A。如果仔细考查一下小球在斜槽中的运动,实验中要求“应使 小球每次从槽上滚下时开始的位置都相同”,目的就是要保证小球离 开斜槽末端时的平抛初速度相等,
三、实验步骤及安装调整(参考方案,其他合理方案均可)
1.描述平抛物体运动的轨迹 (1)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,使槽末端切线水平,随 之将其固定,如图所示。
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,轻轻拨动钢球,若钢球能在任何位置平衡,说明达到 要求。
验中需测量的数据有a.______,b.______。其初 速度v0的表达式为________。
【答案】(1)它的末端槽口的切线要保持水平固 定斜槽的平板要竖直在实验中,要保持实验的重 复性,要记录好抛出点的位置 (2)取某处与槽口
的水平位移取同一处对槽口的竖直位移v0=x
g 2y
考点2 实验误差分析
后求出其平均值,即为小球平抛初速度的测量值。
四、注意事项
1.在调整安装时,应保证斜槽末端切线水平,确保钢球飞出后做平抛运
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度释
放。
3.在取下白纸前,应在白纸上记下小球飞离槽口时末端球心位置O(O是