研究平抛物体运动、研究机械能守恒定律

实验复习：研究平抛物体运动、研究机械能守恒定律

知识点一：研究平抛物体的运动 1）、实验原理：

(a)平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水

平方向上的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度，另一个是在竖直方向上的自由落体运动．

(b)在水平分运动中，运用x=v•t；在竖直分运动中，运

用y=1/2gt 2或△y=gT 2

．

2)、求小球平抛的初速度：

(a)以o 为坐标原点，用三角板在白纸上建立xoy 坐标系； (b)在轨迹线上选取点M ，并测出它的坐标值(z ，y)，代人公式g

y x

v x

2

计算水平初速度；

(c)再在曲线上选取不同点，重复步骤2(b)，测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测量值．

3）、注意事项

(1)在调整安装时，应保证斜槽末端切线水平，确保钢球飞出后作平抛运动；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释放．

说明：斜槽挡球板的位置应恰当，以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角. (3)在取下白纸前，应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置0(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)，如图5—3所示．确定坐标轴原点，并用重垂线过0 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．

同步练习1

1、 在“研究平抛物体运动”实验中，某同学在建立直角坐标

系时，有一处失误．设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误．

(1)观察如图5—4，可知，他失误之处是___________． (2)他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比_______________．(选填“偏大”、“相等”或“偏小”)．

2、在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．

先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x＝10.00cm，A、B间距离y1＝5.02cm，

B、C间距离y2＝14.82cm.请回答以下问题(g＝9.8m/s2)

①为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？

答：________________________________________.

②根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0＝________.(用题中所

给字母表示)．

③小球初速度的值为v0＝________m/s.

3、图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．

(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛__________________．

(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球作平抛运动的初速度为

________m/s.

(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L ＝5cm ，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_______m/s ；B 点的竖直分速度为_______m/s.

知识点二：验证机械能守恒定律 1）、实验原理：

1． 在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保

持不变．若物体某时刻瞬时速度为v ，下落高度为h ，则重力势能的减少量为mgh ，动能的增加量为1/2mv 2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律． 2． 计算第n 个点速度的方法：测出第n 个点相邻前后两段相同时间间隔T 内的位移n S 和

1+n S ，由公式T

h h T S S v n

n n n n 2211-=+=

++

2）、数据处理

1．求瞬时速度

在第一个打点上标出O ，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4、…并量出各点到位置O 的距离h 1、h 2、h 3、h 4、….用公式T

h h T S S v n

n n n n 2211-=+=

++计算出各点对应的瞬时速

度v 1、v 2、v 3、v 4….

2．验证守恒

方法一：利用起始点和第n 点计算．代入gh n 和v n 2/2，如果在实验误差允

许的范围内，gh n ＝v n 2/2，则说明机械能守恒定律是正确的．

方法二：任取两点计算

(1)任取两点A 、B 测出h AB ，算出gh AB . (2)算出v B 2/2－v A 2/2的值．

(3)如果在实验误差允许的范围内，gh AB ＝v B 2/2－v A 2/2，则说明机械能守恒定律是正确的． 方法三：图象法．

从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以 v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出 v 2－h 图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒． 3）、注意事项