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1、3 实验：研究平抛运动,【实验过程】 一、实验步骤 方法一：描迹法 1.安装调整： (1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，使其末端伸出桌面，轨道末端切线水平。,(2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。如图所示：,2.建坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，利用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴，然后画出水平向右的x轴。,3.确定小球位置： (1)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值。 (2)
2、让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点。 (3)用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。,4.描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹。 方法二：喷水法 如图所示，倒置的饮料瓶内装有水，瓶塞内插着两根两 端开口的细管，其中一根弯成水平，且加上一个很细的 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。,方法三：频闪照相法 数码照相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片。将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线便得到了小球
3、的运动轨迹。,二、数据处理 1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线： 在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3用刻度尺测量各点的坐标(x，y)。 (1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入y=ax2求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标都近似成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。,(2)图像法：建立y -x2坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线。,2.计算初速度：在小球平抛运动轨迹上
4、选取分布均匀的六个点 A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，并 记录在下面的表格中，已知g值，利用公式y= gt2和x=v0t，求出小 球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值。,3.判定O点是不是抛出点： (1)在如图所示的轨迹上选取A、B、C三点，OA、AB、BC的水平距离相等，则说明从O到A、A到B、B到C的时间相等，过A、B、C三点作水平线和y轴相交，得出A、B、C三点的纵坐标值yA、yB、yC。 (2)如果yAyByC=149，则说明O点为抛出点， 若不满足上述比例关系，则说明O点不是抛出点。,【误差分析】 (1)安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小
5、球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。 (2)建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。,(3)小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。 (4)确定小球运动的位置时，出现误差。 (5)量取轨迹上各点的坐标时，出现误差。,【注意事项】 (1)斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。 (2)方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。,(3)小球释放： 小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球
6、平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 (4)坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 (5)初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。,热点一 实验操作及原理 【典例1】(2015宜昌高一检测)在“研究平抛物体的运动”的实验中： (1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是_。 (2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用_来确定的。,(3)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在 安装实验装置和其他操作时准确无误，只有一处 失误，即是_。 (4
7、)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为_，测量值比真实值要_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。,【正确解答】(1)斜槽末端水平时小球处处平衡，放在槽口能静止不 动。(2)用重垂线来确定竖直线最准确。(3)描绘小球的运动轨迹的起 始位置时应描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起点的球心位 置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。 (4)根据x=v0t，y= gt2，两式联立得：v0= ，因为坐标原点 靠下，造成y值偏小，从而v0偏大。,答案：(1)将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止 (2)重垂线 (3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上
8、的水平投影点 (4) 偏大,热点二 实验误差与数据处理 【典例2】图甲是“研究平抛运动”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，则此小球做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。,【正确解答】(1)要使小球做平抛运动，斜槽末端切线应水平，同时 为了使每次平抛的初速度相同，应让小球从同一位置由静止释放。 (2)由x=v0t，y= gt2得v0=x ，将(32.0，19.6)代入得v0= 0.32 m/s=1.6m/s。(3)由图丙可知，小球由AB和由 BC所用时间相等，且有y=gT2，x=v0T，解得v0=1.5m/s，vBy= =2m/s。 答案：(1)水平 初速度相同 (2)1.6 (3)1.5 2,
