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1、5 85 8实验 研究平抛运动实验 研究平抛运动 实验目标实验目标 1 1 能描出平抛运动的轨迹 能描出平抛运动的轨迹 2 2 会计算平抛物体的初速度 会计算平抛物体的初速度 3 3 结合运动分解的知识 明确两个分运动的结合运动分解的知识 明确两个分运动的 特点特点 实验思路 实验思路 1 1 设法通过实验得到平抛运动的轨迹 设法通过实验得到平抛运动的轨迹 2 2 在平抛运动的轨迹上找到每隔相等的时 在平抛运动的轨迹上找到每隔相等的时 间所达到的位置间所达到的位置 3 3 测量两相邻位置间的水平 竖直位移 测量两相邻位置间的水平 竖直位移 分析这些位移的特点分析这些位移的特点 一 描绘平抛运动
2、的轨迹一 描绘平抛运动的轨迹 方案一 方案一 描点法 即利用平抛运动演示仪 通描点法 即利用平抛运动演示仪 通 过确定轨迹上一些点来描绘平抛运动的轨迹过确定轨迹上一些点来描绘平抛运动的轨迹 视频一 视频一 方案二 方案二 描迹法 利用安装在平抛运动物体上描迹法 利用安装在平抛运动物体上 的毛笔 把平抛运动的轨迹直接描绘出来 的毛笔 把平抛运动的轨迹直接描绘出来 视频二视频二 方案三 方案三 DVDDVD拍摄法 利用摄像机对平抛运动拍摄法 利用摄像机对平抛运动 的小球进行拍摄 通过处理得到小球运动一的小球进行拍摄 通过处理得到小球运动一 系列位置 系列位置 视频三视频三 实实 验验 器器 材材
3、实验器材实验器材 斜槽 小球 木板 白纸 可先画上坐标格 斜槽 小球 木板 白纸 可先画上坐标格 图钉 铅垂线 直尺 三角板 铅笔等 图钉 铅垂线 直尺 三角板 铅笔等 铁架台 斜槽 木板 白纸 小球 铅垂线 实实 验验 步步 骤骤 安装调整斜槽 用图钉把白纸 钉在竖直板上 在木板的左上角 固定斜槽 并使其末端保持水平 调整木板 用悬挂在槽口的铅 垂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 固定好木板 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 再利用铅垂 线在纸上画出通过O点的竖直线 即y轴 确定小球释放点 选
4、择一个小球在斜槽上合适的位置由静 止释放 使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角 描绘运动轨迹 把笔尖放在小球可能经过的位置上 如果小 球运动中碰到笔尖 用铅笔在该位置画上一点 用同样的方法 从同一位置释放小球 在小球运动路线上描下若干点 注注 意意 事事 项项 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 在槽口时球心在木板上
5、 的水平投影点 O O 坐标原点 平抛起点 分别测出分别测出MM 1 1 MM 2 2 MM3 3 各点的纵坐标各点的纵坐标y y 1 1 y y 2 2 y y 3 3 即测出 即测出A A 1 1 MM 1 1 A A 2 2 MM 2 2 A A 3 3 MM 3 3 的长度 的长度 若在误差范围内满足 若在误差范围内满足 则小球的运动轨迹为抛物线 则小球的运动轨迹为抛物线 二 研究平抛运动的特点二 研究平抛运动的特点 1 1 判断平抛运动的轨迹是抛物线 判断平抛运动的轨迹是抛物线 方法 方法 如图所示 在如图所示 在x x轴上作出等轴上作出等 距离的几个点距离的几个点A A 1 1 A
6、 A 2 2 A A 3 3 把把OAOA的长度记为的长度记为l l 则 则A A 1 1 A A 2 2 A A 3 3 各点的横坐标各点的横坐标x x 1 1 l l x x 2 2 2l 2l x x3 3 3l 3l 过 过A A 1 1 A A 2 2 A A 3 3 作 作x x轴的垂线 与轨迹分别轴的垂线 与轨迹分别 相交于相交于MM 1 1 MM 2 2 MM3 3 x x y y 0 2 2 计算平抛运动的初速度 计算平抛运动的初速度 条件一 条件一 竖直方向 初始位置和轨迹均确定 竖直方向 初始位置和轨迹均确定 方法 方法 在轨迹上任取一点在轨迹上任取一点P P 用刻度尺
7、测出 用刻度尺 测出P P 点的坐标点的坐标x x y y 利用位移公式求 利用位移公式求v v 0 0 在轨迹上 在轨迹上 多取几个点 进行多次测量取平均值 多取几个点 进行多次测量取平均值 方法 方法 把把y y轴与轨迹的交点作为轴与轨迹的交点作为 原点原点0 0 过 过0 0点作点作y y轴的垂线 建轴的垂线 建 立立x x轴 在轴 在x x轴上取间距相等的轴上取间距相等的 MM 1 1 MM 2 2 两个点 两个点 0M0M 1 1 M M 1 1 MM 2 2 x x y y 条件二 条件二 竖直方向 部分轨迹确定 但没有竖直方向 部分轨迹确定 但没有 记下初始位置记下初始位置 如图
8、所示如图所示 X X 0 MM 1 1 MM 2 2 P P1 1 P P2 2 N N1 1 N N2 2 过过 M M 1 1 MM 2 2 两点作两点作y y轴的平行线轴的平行线 与轨迹分别相交于 与轨迹分别相交于P P 1 1 P P 2 2 两点两点 再过 再过P P 1 1 P P 2 2 两点分别作两点分别作x x轴平轴平 行线 与行线 与y y轴相交于轴相交于N N 1 1 N N 2 2 两两 点 测出点 测出0N0N 1 1 间的距离间的距离y y 1 1 及及N N 1 1N N2 2 间的距离间的距离y y 2 2 如图所示 则有 如图所示 则有 3 频闪照片 已知竖直
9、方向 拍照频率和照片 如图所示 方法 如图建立直角坐标系 分别测出小球在两次拍照时间 的水平位移x和竖直位移y1 y2 y3 并求出 y 若已知闪频周期T 可确定v0 和g 若g已知 可求T和v0 y1 y2 y3 y4 y5 问题 问题 平抛运动的起点位置未知时 如何确定平抛运动的起点位置未知时 如何确定 起点的位置 起点的位置 三 例题 例题1 利用如图所示的装置 探究平抛运动的 特点 让小球多次沿同一轨道运动 通过描点法 画小球做平抛运动的轨迹 为了能准确地描绘小 球的运动轨迹 下面列出了一些操作要求 将你 认为正确的选项填在横线上 A 通过调节使斜槽的末端保持水平 B 每次释放小球的位
10、置必须不同 C 每次必须由静止释放小球 D 小球运动时不应与木板上的白纸相接触 E 将球的位置记录在纸上后 取下纸 用直尺 将点连成折线 ACDACD 小球平抛运动的初速度小球平抛运动的初速度v v 0 0 m s m s 闪光的时间间隔闪光的时间间隔 s s 小球过小球过A A点的速率点的速率v v A A m s m s 抛出点的坐标是抛出点的坐标是 例题例题2 2 如图为某小球做平抛如图为某小球做平抛 运动时 用闪光照相的方法运动时 用闪光照相的方法 获得的相片的一部分 图中获得的相片的一部分 图中 背景方格的边长为背景方格的边长为5cm5cm g g 10m s 10m s 2 2 并
11、把这一部分放 并把这一部分放 在图中的坐标系内 则 在图中的坐标系内 则 1 5 0 1 1 81 8 5cm 0 例例题题题题3 3 某同学某同学设计设计设计设计 了一个研究平抛运了一个研究平抛运动动动动的的实验实验实验实验 装置 如装置 如图图图图在水平桌面上放置一个斜面 在水平桌面上放置一个斜面 让钢让钢让钢让钢 球从斜面上由静止球从斜面上由静止滚滚滚滚下 下 钢钢钢钢球球滚过滚过滚过滚过 桌桌边边边边后便做后便做 平抛运平抛运动动动动 在 在钢钢钢钢球抛出后球抛出后经过经过经过经过 的地方放置一的地方放置一块块块块 水平木板 木板由支架固定成水平 木板所在水平木板 木板由支架固定成水平
12、 木板所在 高度可通高度可通过竖过竖过竖过竖 直直标标标标尺尺读读读读出 木板可以上下自由出 木板可以上下自由 调节调节调节调节 在木板上固定一 在木板上固定一张张张张白白纸纸纸纸 该该该该同学在完成同学在完成 装置安装后装置安装后进进进进行了如下步行了如下步骤骤骤骤的的实验实验实验实验 A 实验实验 前在白纸纸上画一条直线线 并在线线上标标出a b c三点 且ab bc 20 00cm 如上图图 B 让钢让钢 球从斜面上的某一位置由静止滚滚下 调节调节 木板 高度 使得钢钢球正好击击中a点 记记下此时时木板与桌面的 高度差h1 h C 让钢让钢 球从斜面上的同一位置由静止滚滚下 调节调节 木
13、板 高度 使得钢钢球正好击击中b点 记记下此时时木板与桌面的 高度差h2 h 10 00 cm D 让钢让钢 球从斜面上的同一位置由静上滚滚下 调节调节 木板 高度 使得钢钢球正好击击中c点 记记下此时时木板与桌面的 高度差h3 h 30 00 cm 则该则该 同学由上述测测量结结果即可粗测测出钢钢球的平抛初速 度大小v0 m s 钢钢球击击中b点时时其竖竖直分速度大 小为为vby m s 已知钢钢球的重力加速度为为g 10m s2 空气阻力不计计 2 02 0 2 52 5 例题例题4 4 有个同学名叫马小虎 做起实验来便成有个同学名叫马小虎 做起实验来便成 了小马虎 他在做平抛物体运动的实验时 因了小马虎 他在做平抛物体运动的实验时 因 粗心没定好原点 只画了竖直线 且只描出了粗心没定好原点 只画了竖直线 且只描出了 平抛物体的后一部分轨迹 如图所示 依此图平抛物体的后一部分轨迹 如图所示 依此图 加一把刻度尺 如何计算出平抛物体的初速度加一把刻度尺 如何计算出平抛物体的初速度 和平抛运动的起点位置 和平抛运动的起点位置 y
