平抛运动实验.
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D .要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点 应适当多一些
·
E .为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一
条曲线把所有的点连接起来
第五章
曲线运动
【解析】
本题考查的是仪器的选择和实验的注意事
项.实验还需器材是坐标纸和重垂线,描出的轨迹在坐标
纸上,方便数据处理,重垂线是用来确定竖直木板是否竖 直并确定纵坐标.做平抛运动的实验时,斜槽末端必须水
·
第五章
曲线运动
3.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
板上左上角固定斜槽,可用随遇平衡法调整斜槽末端切线 水平,即将小球轻放在斜槽末端的水平轨道任一位置都能
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静止,表明斜槽已调好. (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且靠近,
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平,以保证小球做平抛运动,使小球每次从斜槽上相同的 位置自由滑下,以使小球在斜槽末端速度相同;在描画小
·
球运动轨迹时,应用平滑的曲线连点,偏离轨迹较远的点
可舍去. 【答案】 CF AD
第五章
曲线运动
规律总结:(1)应保持斜槽末端的切线水平,钉有坐标
纸的木板垂直,并使小球的运动靠近坐标纸但不接触.
固定好木板.
第五章
曲线运动
(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,
再利用重锤线在纸上画出通过O点的竖直线,即竖直轴y. (4)确定小球释放点:选择一个小球在斜槽上合适的位
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置释放,使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角,重复几 次,目测轨迹,确定小球释放点.
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vBy 2 则由抛出点 O 至 B 的时间 t1= = s=0.2 s, 得O g 10 至 A 的时间 t0=t1-T=0.1 s, 所以 x0=v0t0=1×0.1 m=0.1 m=10 cm, 1 2 1 y0= gt0= ×10×0.12 m=0.05 m=5 cm, 2 2 以 A 点为坐标原点,抛出点坐标为 O(-10,-5).
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(4) 在不改变高度 y 的条件下进行多次实验测量水平射 程x,然后求水平射程x的平均值,以减小误差.
·
第五章
曲线运动
规律总结:由平抛运动的实验原理,可知使弹丸做平
(1)喷水法
如图 5—3—4 ,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
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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.将它描在背后的纸上,进行分析处 理. (2)频闪照相法
·
用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹,如图 5—3—5
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果在误差允许范围内上式成立,即可确定抛体的轨迹是一 条抛物线.
·
第五章
曲线运动
2.计算平抛物体的初速度
在后面介绍的几种方法中,如果要求不太高,可以忽
略空气阻力的作用.这样,抛体在竖直方向只受到重力的 作用,因此它的加速度是常量,等于 g ,它的 y 坐标的变化
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符合匀加速运动的规律:y=
第五章
曲线运动
解析: (1) 小球竖直方向做自由落体运动,设 A 到 B 的
竖直位移为y1=15 cm,B到C竖直位移y2=(40-15) cm=25
cm,
A 到 B 或 B 到 C 的时间间隔为 T, 由 Δy=gT2 有 T=
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Δy = g
y2-y1 = g
25-15×10-2 s=0.1 s, 10
第五章
曲线运动
规律总结:由上面的实验探究可知,平抛运动的物体
在水平方向是做匀速直线运动,而且由于a与b、b与c、c与
d的水平距离相等,因此相邻两点的时间间隔相等,故水平 速度v=
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.竖直方向上做匀变速直线运动,所以根据匀变速
直线运动的规律 —— 连续、相邻、相等时间内的位移差是一 个常数,即Δy=gt2,求出时间t,代入上面的公式即为所求
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等,得出实验结论. 实验结论:平抛运动的水平方向的运动为匀速直线运
·
动.
第五章
曲线运动
1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 在 x 轴上作出等距离的几个点 A1 、 A2 、 A3……把线段
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OA1 的长度记为 l ,那么 OA2 = 2l 、 OA3 = 3l……由 A1 、 A2 、 A3……向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为 M1、M2、
·
-2 10 × 10 Δx 由 v0= 得 v0= m/s=1 m/s. T 0.1
第五章
曲线运动
(2)设小球在 B 点的竖直分速度为 vBy,A 到 C 在竖直 40×10-2 方向的平均速度等于 vBy,即 vBy= m/s=2 m/s, 2×0.1 设抛出点 O 距 A 点的水平距离和竖直高度分别为 x0 和 y0,
(2)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下,在斜 槽上释放小球的高度应适当,使小球以合适的水平初速度
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抛出,其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布,从而减 小测量误差.
·
第五章
曲线运动
应用 1—1
在“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,
gt2.于是,测量某点的下落距
离,例如在 M3点的下落距离 y3(如图5—3—3),根据这个数据
·
就可以算出抛体下落到这点所用的时间 t3.再测出 M3 点对应
的横坐标x3,根据x3=v0t3就可以得到抛体的初速度v0=x3
第五章
曲线运动
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·
第五章
曲线运动
3.其他获得平抛运动轨迹的方法
(3) 实 验 中 需 要 测 量 的 量 ( 并 在 示 意 图 中 用 字 母 标 出)________.
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(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等, 在实验中采取的方法是______________.
·
(5)初速度的计算公式: ________.
第五章
曲线运动
【解析】
·
第五章
曲线运动
(5)描绘运动轨迹:让小球由斜槽的释放点自由滑下,
并由O点开始做平抛运动,先用眼睛粗略地确定小球在一 x
值处(如x=4 cm)的y值.然后使小球从开始时的位置滚下, 在粗略确定的位置附近,用铅笔较准确地确定小球通过的
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位置(小球刚好经过铅笔尖处),并在坐标纸上记下这一点, 以后依次改变x的值,用同样的方法确定其他各点的位
·
置.取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来,就得小
球做平抛运动的轨迹.
第五章
曲线运动
4.实验注意事项
(1)应保持斜槽末端的切线水平,钉有坐标纸的木板竖
直,并使小球的运动靠近坐标纸但不接触. (2)小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下.在
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斜槽上释放小球的高度应适当,使小球以合适的水平初速 度抛出,其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布,从而 减小测量误差. (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.
曲线运动
题型二
利用平抛运动轨迹 在研究平抛运动的
求初速度
【例2】
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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的几个位置如
·
图 5—3—6 中 a 、 b 、 c 、 d 所示,则小
球平抛的初速度的计算式应为 v0= ________( 用 L 、 g 表 示 ) , 其 值 是 ________.
角固定好斜槽.
E.把水平方向上距离斜槽末端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
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点向下的竖直线,定为y轴. 上述实验中,缺少的步骤 F 是 ________ ;正确的实验
·
步骤顺序是________.
答案:调整斜槽末端水平 DFEABC
第五章
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
·
第五章
曲线运动
题型三
实验创新设计
【例 3】
请你由平抛运动原理设计测量弹射器射出
弹丸的初速度的实验方法,提供的实验器材:弹射器(含弹 丸,见示意图5—3—8),铁架台(带有夹具),刻度尺.
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·
第五章
曲线运动
(1)画出实验示意图.
(2)在安装弹射器时应注意:________________.
了木板、小球、斜槽、铅笔、圆钉之外,下列器材中还需 要的是________.
·
A.游标卡尺
C.坐标纸 E.弹簧秤
B.秒表
D.天平 F.重垂线
第五章
曲线运动
实验中,下列说法正确的是________.
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道末端可以不水平
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·
(4)计算初速度时,要在平抛轨迹上选取距 O点远些的
点进行,这样可以使结果更准确.
第五章
曲线运动
5.水平方向上运动规律的确定
(1)根据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及
自由落体下落高度与运动时间t的关系得h=
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gt2.
·
第五章
曲线运动
如图5—3—2所示,在平抛运动轨迹的竖直坐标轴 y上,
第五章
曲线运动
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3
实验:研究平抛运动
·
第五章
曲线运动
1.实验目的
(1)描绘平抛运动的运动轨迹;
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(2)探究平抛物体的水平方向的运动规律.
·
第五章
曲线运动
2.实验器材和装置
斜槽、白纸、图钉、木板、小球、重锤线、铅笔和刻
度尺. 实验装置如图5—3—1所示.
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从原点O开始向下取一个坐标为h的点,再找到坐标为
4h,9h,16h…的点,则在物体运动的过程中,纵坐标从其中 一个位置运动到下一位置所用时间都是相等的.
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·
第五章
曲线运动
(2)过这些点的水平线与轨迹分别交于 A、B、C点,则
这些点就是每经过相等时间所到达的位置.
(3)测量 O、 A、 B、 C各点每两个相邻点间的水平位移, 对比实验测量结果,据连续相等时间内水平方向的位移相
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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标志位置开始滚下,
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.
第五章
曲线运动
D .用图钉把白纸钉在竖直木板上,并在木板的左上
所示.
第五章
曲线运动
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·
由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的,只要测量
相邻两照片上小球的水平位移,就很容易判断平抛运动水
平方向上的运动特点.
第五章
曲线运动
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·
第五章
曲线运动
题型一 【例 1】
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对实验原理和操作步骤的考查 在做“研究平抛物体的运动”实验时,除
·
M3……如果轨迹的确是一条抛物线, 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).
第五章
曲线运动
用刻度尺测量某点的 x 、 y 两个坐标,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). 测量其他几个点的x、y坐标,看是否满足y=0.23x2.如
(1)由平抛运动的实验原理,可知使弹丸做
平抛运动,通过测量下落高度可求出运动时间,再测出水
平位移可求出其做平抛运动的初速度,故实验示意图如图 5—3—9所示.
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第五章
曲线运动
(2)为保证弹丸初速度沿水平方向,弹射器必须保持水
平.
(3) 应测出弹丸下落的高度 y 和水平射程 x ,如图 5—3—9 所示.
·
运动物体的速度大小.
第五章
曲线运动
应用 2—1
在探究平抛物体运动规律的实验中,某同
学记录了运动轨迹上的三点A、B、C,他以A点为坐标原点
建立直角坐标系,B、C两点对应的坐标如图5—3—7所示,g 取10 m/s2,求:
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(1)小球平抛的初速度; (2)小球平抛初始位置的坐标.
·
图5—3—7
第五章
曲线运动
【解析】
平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,
水平分运动是匀速直线运动,由于 a 与 b 、 b 与 c 、 c 与 d 的水
平距离相等,因此相邻两点的时间间隔相等,设为T,竖直 方向相邻两点的间隔之差相等,即 L = gT2. 时间 T 内,水平
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位移为x=2L,则
·