研究平抛物体的运动

3 研究平抛物体的运动

[实验目的]

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

[实验原理]

1、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.

2、在水平分运动中，运用x=v·t；在竖直分运动中，运用y=1

2

gt2或Δy=gT2.

[实验器材]

平板、重垂线、铅笔、刻度尺、小球、弧形斜槽、白纸、有孔的硬纸片。

[实验步骤]

1、描述平抛物体运动的轨迹

（1）安装调整斜槽: 将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，使槽末端切线水平，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，表明水平已调好。随之将其固定，如图所示。

（2）调整木板：用图钉将白纸钉在木板上，让木板左上方靠近槽口处桌面边缘，用支架将木板竖直固定，使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行. 固定木板.

（3）确定坐标O：将小球飞出斜槽末端时的球心位置水平投影到白纸上描点O，并过O 沿重锤线用直尺描出竖直方向.

（4）选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q，在Q点放上挡球板.

（5）将小球从斜槽上释放，用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当飞行的小球顺利地穿过卡片小孔时，在小孔靠近纸面所在处做记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点.

（6）把白纸从木板上取下来，将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹.

2 、求小球平抛的初速度

（1）以O为坐标原点，用三角板在白纸上建立xOy坐标系.

（2）在轨迹上选取点M，并测出它的坐标值（x，y），代入公式

x 2y

v x/

g

计算水平初

速度.

（3）再在曲线上选取不同点，重复步骤（2）②，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.

[注意事项]

1、实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，方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、小球必须每次从同一位置滚下，即在斜槽上固定一个档板。

3、坐标原点（小球做平抛态度的起点）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。

4、要在斜轨上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由图板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。

5、要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。

练习题

1．关于研究平抛运动的实验，下述正确的是（）

（A）斜槽必须是光滑无摩擦的

（B）所用小球的半径越大则所测得的初速度越精确

（C）实验所需唯一测量工具是毫米刻度尺

（D）小球越重所测量得的初速度越精确

2．实验室的斜面小槽等器材装配如图甲所示的装置．钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动．每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动，设法用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。

（l）某同学在安装实验装置和进行其余的操作时都准确无误，他在分析数据时所建立的坐标系如图乙所示。他的错误之处是________________。

（2）该同学根据自己所建立的坐标系，在描出的平抛运动轨迹图上任取一点（x，y），运用

公式v0＝x g

2y

求小球的初速度v0，这样测得的平抛初速度值与真实值相比。

（填“偏大”、“偏小”或“相等”）

3．图甲是研究平抛运动的实验装置示意图，小球从斜面上一定高度处从静止释放，经过一段水平轨道后落下。图乙是实验后在白纸上描出的轨迹和所测数据：

（1）请在图甲中的白纸ABCD上标出小球平抛运动的起始点O，并画出 Ox、Oy轴。

（2）水平轨道的作用是；在实验中，需要小球重复运动。每次都使小球从同一位置开始运动的原因是________________。

5 20

0 32 16 x /cm

y /cm 乙 A B C D 甲 （3）根据图乙中数据，可以算出此平抛运动的初速度v 0＝ m/s 。

4．右图为用频闪摄影方法拍摄的研究物体作平抛运 动规律的照片，图中A 、B 、C 为三个同时由同一点 出发的小球，AA ′为A 球在光滑水平面上以速度v 运动的轨迹；BB ′为B 球以速度v 被水平抛出后的 运动轨迹；CC ′为C 球自由下落的运动轨迹，通过 分析上述三条轨迹可得出结论：

5．如图所示，在研究平抛运动时，小球A 沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S ，被电磁铁吸住的小球B 同时自由下落，改变整个装置的高度H 做同样的实验，发现位于同一高度的A 、B 两球总是同时落地，该实验现象说明了A 球在离开轨道后 （A ）水平方向的分运动是匀速直线运动 （B ）水平方向的分运动是匀加速直线运动 （C ）竖直方向的分运动是自由落体运动 （D ）竖直方向的分运动是匀速直线运动

6．物体做平抛运动的规律可以概括为两点：（1）在水平方向做匀速直线运动；（2）在竖直方向做自由落体运动。图所示为一种研究物体做平抛运动规律的实验装置，其中A 、B 为两个等大的小球，C 为与弹性钢片E 相连的小平台，D 为固定支架，两小球等高．用小锤击打弹性钢片E ，可使A 球沿水平方向飞出，同时B 球被松开，做自由落体运动。在不同的高度多次做上述实验，发现两球总是同时落地，这样的实验结果 （A ）只能说明上述规律中的第（1）条 （B ）只能说明上述规律中的第（2）条 （C ）能同时说明上述两条规律

（D ）不能说明上述两条规律中的任意一条

7．测得小球的平抛运动轨迹如图所示， 根据图示给出的数据，可计算出该小球 平抛运动的初速度v 0＝________m/s 。