第四章实验五 研究平抛物体的运动

图4－5－1
3．把小球飞离斜槽末端时的球心位置 投影到白纸上，描出点O，过O用重垂 线描出竖直方向． 4．让小球每次都从斜槽上同一适当位 置滚下，在粗略确定的位置附近，用 铅笔较准确地确定小球通过的位置， 并记下这一点，以后依次改变x值，用
同样的方法确定其他各点的位置． 5．把白纸从木板上取下来，用三角板 过O作与竖直方向垂直的x轴，将一系 列所描的点用平滑的曲线连接起来， 这就是小球平抛运动的轨迹．
下面列出了一些操作要求，将你认为 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不同 c．每次必须由静止释放小球 d．记录小球位置用的木条(或凹槽)每
次必须严格地等距离下降 e．小球运动时不应与木板上的白纸 (或方格纸)相接触 f．将小球的位置记录在纸上，取下纸 用直尺将点连成折线
同一位置由静止释放.每打完一点后， 把B板插入后一槽中并同时向纸面内 侧平移距离d，实验得到小球在白纸上 打下的若干痕迹点，如图乙所示．将 这些点用平滑的曲线连接起来就得到 小球平抛的轨迹．
图4－5－2
实验典例探究
对实验注意事项的考查
例1
源自文库
在做“研究平抛物体运动”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出运动轨迹，
1 2 1 2 则 sa＝ gt ，sb ＝ g(t＋Δt) ， 2 2 1 1 2 2 sc＝ g(t＋2Δt) ，sd ＝ g(t＋3Δt) ，这样 2 2 g sb －sa＝ (2tΔt＋Δt2 )＝2l 2 g 2 sc－sb ＝ (2tΔt＋3Δt )＝3l 2
上两式相减， 可得： l＝gΔt ， Δt＝ 故 由题图可得：在水平方向 2l＝v0Δt 又因为 2l＝2gΔt
b、c、d所示，则小球平抛的初速度 的计算式v0＝__________(用l、g表 示)，其值是__________．(取g＝9.8 m/s2)
图4－5－3
【解析】 因为平抛运动水平方向是匀 速直线运动， 又从题图中可知， a、b、c、 d 相邻两点之间的水平距离都是 2l，可 见从一个位置到邻近位置所经历的时间 相等，用 Δt 表示．设 a 点的时刻为 t，a 点的竖直方向的位移为 sa.以抛出时刻 为计时起点，抛出点为原点，
【解析】
b选项中，每次释放小球的
位置必须相同，以保证小球有相同的 水平速度；d选项中,因平抛运动竖直 分运动是自由落体运动,是加速运动， 在相同时间里，随着运动的进行，位 移越来越大，因此木条下降的距离不
应是等距离的；在f选项中，应找出
小球落点的中心位置，即取平均位置 为小球的落点，以减小实验误差，连 线要用尽量平滑的曲线连接各点，而 不应连成折线． 只有斜槽的末端保持水平，小球才具 有水平初速度,其运动才是平抛运 动．每次由静止释放小球，是为了使 小球
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．
实验创新 如图4－5－2甲所示，A是一块平面木 板，在其上等间隔地开凿出一组平行 的插槽(图甲中P0P0′、P1P1′…)，槽间 距离均为d，把覆盖复写纸的白纸铺贴 在硬板B上，实验时依次将B板插入A 板的各插槽中，每次让小球从斜轨的
注意事项 1．实验中必须保持通过斜槽末端的切 线水平，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．
2．小球必须每次从斜槽上同一位置由 静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板， 每次都从挡板位置释放小球．
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 迹由图板左上角到达右下角；
实验器材 斜槽(附金属小球)、木板及竖直固定支 架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重 锤、铅笔．
过程分析导引
实验步骤 1．把斜槽放在桌面上,让其末端伸出 桌面外,调节末端使其切线水平固定． 2．在带有支架的木板上，用图钉钉好 白纸，并让竖放木板左上方靠近槽
口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟 板面平行．(如图4－5－1所示)
2
2
l g
所以 v0＝2gΔt＝2 lg ＝2× 1.25×10 ×9.8 m/s＝0.70 m/s.
－2
【答案】
2 lg
0.70 m/s
知能优化演练
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有相同的初速度．如果小球在运动过 程中与木板上的白纸相接触,就会改变 它的运动，便不是平抛运动了，故a、 c、e选项正确. 【答案】 ace
实验原理和数据处理
例2
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 动途中的几个位置如图4－5－3中a、
实验五
研究平抛物体的运动
知识要点归纳
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．
实验原理 平抛运动可以看作是两个分运动的合 成：一是水平方向的匀速直线运动， 其速度等于平抛物体运动的初速度； 另一个是竖直方向的自由落体运动．
利用铅笔确定做平抛运动的小球运 动时若干不同位置，然后描出运动轨迹， 测出曲线上任一点的坐标 x 和 y， 利用公 1 2 式 x＝vt 和 y＝ gt 就可求出小球的水平 2 分速度，即平抛物体的初速度．
数据处理(求平抛小球的初速度) 1．以O点为原点，水平方向为x轴， 竖直向下方向为y轴建立坐标系． 2.在平抛小球运动轨迹上选取A、B、 C、D、E五个点，测出它们的x、y坐 标值，记到表格内．
3．把测到的坐标值依次代入公式 v0 ＝ x g ，求出小球平抛的初速度，并 2y
计算其平均值．
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，可能误将斜槽末 端端口作为坐标原点． 4．空气阻力使小球不是真正的平抛运 动．