高一物理实验：研究平抛运动

实验：研究平抛运动2.18

[学习目标定位] 1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线.3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法． 实验原理

1．用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹． 2．计算平抛物体的初速度

由平抛运动的位移公式x ＝v 0t 和y ＝1

2gt 2，可得v 0＝x

g

2y

，把测得的某点的x 、y 两个坐标代入此式，即得平抛物体的初速度. 一、描绘平抛运动的轨迹 （一）．利用斜面小槽 1．实验器材

斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台（竖直固定支架） 2．

实验步骤

(1)按图甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)

(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 点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示． 3．注意事项

(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)． (2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅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由静止释放．（为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板或标记点）. (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，以使小球做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)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. （二）．喷水法

如图所示，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，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴．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．设法将它描在其后的纸上，进行分析处理．

注意事项：（1）竖直管的作用：保持水从喷嘴中射出的速度不变，在空中形成稳定弯曲的细水柱 （2）瓶中液面不能低于竖直管的上端，否则出口速度将逐渐变小

（三）．频闪照相法

数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线便得到了小球的运动轨迹．如图所示． 二、计算平抛运动的初速度

计算平抛运动的初速度可以分为两种情况． 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v 0. 因x ＝v 0t ，y ＝1

2gt 2，故v 0＝x

g 2y

. 2．平抛轨迹残缺(即无抛出点)

在轨迹上任取三点A 、B 、C (如图所示)，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 ＝gt 2

所以t ＝

h BC －h AB

g

所以初速度v 0＝x

t

＝x

g

h BC －h AB

例题：1.如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置图.图乙是实验后记录的数据，其中O 点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________ m/s.

2.实验时某同学得到了如图实所示的物体运动轨迹，a 、b 、c 是轨迹上的三个点，则小球平抛运动的初速度v 0=________m/s （g=10m/s

2

）

．