实验《研究平抛物体的运动》

《研究平抛物体的运动》学习材料

教学目的：

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。

实验器材：

平抛运动实验器（包括支架、斜槽、图板、铁夹子）坐标纸、小球、重垂线、刻度尺、铅笔

实验原理：

抛物体的运动可以看作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。建立以抛出点O 为坐标原点的平面直

角坐标系（取初速度V 0方向为x 轴正方向，重力方向即竖直向下

为y 轴正方向。），用描点法描出小球的运动轨迹，测出轨迹上

某一点的坐标（X ，Y ）利用公式212

y gt =，求出小球的运动时间

t =X=V 0t 求出初速度0x V t ==实验步骤：

1、把平抛运动实验仪器放在桌面上，并把坐标纸夹在图板上，调节实验器底部的螺丝，使斜槽的水平部分水平。同时，借助重垂线，通过调节底板螺丝使图板位于竖直面上，且使坐标纸的竖直

线沿竖直方向（必要时应适当调整坐标纸位置）。

2、选定小球离开斜槽末端时所在的位置为坐标原点O ，从坐标点画出竖直向下的Y 轴与水平向右

的X 轴。

3、使小球由斜槽上的某一固定位置自由滚下，并由O 点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地确定出小球在某一X 值处的Y 值，然后使小球从原来开始滑下时的位置自由滚下，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，并在坐标纸上记下这一点。

4、重复步骤3确定小球通过的其它位置（每次都应使小球从斜槽上的同一位置自由滚下）

5、取下坐标纸，根据描出的一系列位置，用平滑曲线描出小球做平抛运动的轨迹。

6、在轨迹上选取距O 点远些的3个点A 、B 、C ，用毫米刻度尺测出各点的横坐标X 和坐标轴Y ，

并记在下表中：

7、利用公式，由各组测量值分别求出小球做平抛运动的初速度

V ，最后求出V0的平均值，

并记在上表中。

注意事项：

1、应使斜槽的水平槽的水平槽部分水平，这样才能使小球离开斜槽时的速度沿水平方向，以确保

小球做平抛运动。检查方法：看小球是否能静止在水平槽末端附近的任何位置。

2、小球每次应从斜槽上的同一位置自由滚下。这样做才能使小球每次做平抛运动的初速度相同。小球开始滚下的位置应适当，使其轨迹能从图板的左上角至右下角，以减小测量过程中产生的误

差。

3、图板应处在竖直面内，并使小球的运动靠近图板但不接触。

4、实验过程中要保持仪器及坐标纸的位置不发生改变。

5、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，即端点上r（小球半径）处。

6、应取距O点较远的点计算小球做平抛运动的初速度，以减小实验误差。

思考题：

1、在实验过程中小球与斜槽之间的摩擦力对实验误差是否有影响？

2、描出平抛运动的轨迹后，为计算其初速度，需测量的数据有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，小

球初速度的计算式V0=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

3、实验过程中采用由多个点分别得出小球做平抛运动的初速度，进而取它们的平均值作为测量结果，这样做的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

4、实验过程中，应使小球每次都从斜槽上的同一位置自由滚下的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，应使水平槽部分沿水平方向的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿。

5、右图是平抛运动的实验过程中描出的小球运动轨迹及测

量出的一些数据，根据给出的数据，计算平抛运动的初速

度（图中O 点为平抛运动的起点）

★例：某学生在“研究平抛运动的实验”的实验中，忘记

记下小球做平抛运动的起点位置O ，A 点为物体运动一段时

间后的位置，右图为小球运动轨迹的一部分，根据右图中

的数据求出物体做平抛运动的初速度V 0（g 取10m/s 2）

解：A 点至B 点及B 点至C 点的水平位移相等，可见A 点至B 点及B 点至C 点的时间相等（设为T ）

∵平抛运动在竖直方向上的运动是自由落体运动

∴竖直方向上两段连续相等时间内的位移，BC Y 、AB Y 之差

等于2aT （a=g ）

即BC Y -AB Y =2gT

∴0.25-0.15=102T 解得T=0.1s 初速度00.220.1

AB X m m V s s T === ★小球从同一高度滑下而算出的初速度不同，引起误差的原因可能是：

①重做实验时坐标纸位置发生改变，使描出的各点迹位置发生变化。

②重做次数太少，描绘的点子太稀，轨迹不平滑，使所选坐标点发生偏差。

③每次描点坐标发生偏差。

④用直尺测x ，y 有误差。

⑤槽口末端未保持水平，使算出V 0偏小。

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