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1、3实验:研究平抛运动1.1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。用实验的方法描出平抛运动的轨迹。2.2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。3.3.根据平抛运动的轨迹求其初速度。根据平抛运动的轨迹求其初速度。 1.1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。2.2.建立坐标系，如果轨迹上各点的建立坐标系，如果轨迹上各点的y y坐标与坐标与x x坐标间的关系具坐标间的关系具有有y=axy=ax2 2的形式的形式(a(a是一个常量是一个常量) )，则轨迹是一条抛物线。，则轨迹是一条抛物线。3.3.测出轨迹上某点的坐标测出轨迹上某点的坐标x x、y
2、 y，据，据x=vx=v0 0t t、y= y= 得初速度得初速度斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺板、铅笔、刻度尺 一、一、 实验步骤实验步骤1.1.安装调整：安装调整：(1)(1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上, , 其末端伸出桌面其末端伸出桌面外外, , 轨道末端切线水平。轨道末端切线水平。(2)(2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角上角, , 把木板调整到竖直位置把木板调整到竖直位置, , 使板面使板面与小球的运动轨迹所在平
3、面平行且靠近。与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。如图所示：如图所示：2.2.建坐标系：把小球放在槽口处建坐标系：把小球放在槽口处, , 用铅笔记下小球在槽口用铅笔记下小球在槽口( (轨轨道末端道末端) ) 时球心所在木板上的投影点时球心所在木板上的投影点O, O O, O 点即为坐标原点点即为坐标原点, , 用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y y轴轴, , 画出水平向右的画出水平向右的x x轴。轴。3.3.确定小球位置：确定小球位置：(1)(1)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下将小球从斜槽上某一位置由静止滑下, , 小球从轨道末端射小球从轨道末端射出出,
4、, 先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x x值处的值处的y y值。值。(2)(2)让小球由同一位置自由滚下让小球由同一位置自由滚下, , 在粗略确定的位置附近用铅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笔较准确地描出小球通过的位置, , 并在坐标纸上记下该点。并在坐标纸上记下该点。(3)(3)用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。4.4.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。滑曲线连起来，即得到小球平
5、抛运动轨迹。 二、数据二、数据处理理1.1.判断平抛运判断平抛运动的的轨迹是否迹是否为抛物抛物线: :在在x x轴上作出等距离的几个点上作出等距离的几个点A A1 1、A A2 2、A A3 3向下作垂向下作垂线, ,垂垂线与抛与抛体体轨迹的交点迹的交点记为M M1 1、M M2 2、M M3 3用刻度尺用刻度尺测量各点的坐量各点的坐标(x,y)(x,y)。(1)(1)代数代数计算法算法: :将某点将某点( (如如M M3 3点点) )的坐的坐标(x,y)(x,y)代入代入y=axy=ax2 2求出常数求出常数a,a,再将其他点的坐再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立代入此关系式看看等
6、式是否成立, ,若等式若等式对各各点的坐点的坐标都近似成立都近似成立, ,则说明所描明所描绘得出的曲得出的曲线为抛物抛物线。(2)(2)图像法像法: :建立建立y -xy -x2 2坐坐标系系, ,根据所根据所测量的各个点的量的各个点的x x坐坐标值计算算出出对应的的x x2 2值, ,在坐在坐标系中描点系中描点, ,连接各点看是否在一条直接各点看是否在一条直线上上, ,若若大致在一条直大致在一条直线上上, ,则说明平抛运明平抛运动的的轨迹是抛物迹是抛物线。2.2.计算初速度算初速度: :在小球平抛运在小球平抛运动轨迹上迹上选取分布均匀的六个取分布均匀的六个点点AA、B B、C C、D D、E
7、 E、F,F,用刻度尺、三角板用刻度尺、三角板测出它出它们的坐的坐标(x,y),(x,y),并并记录在下面的表格中在下面的表格中, ,已知已知g g值, ,利用公式利用公式y= y= 和和x=vx=v0 0t,t,求出小球做平抛运求出小球做平抛运动的初速度的初速度v v0 0, ,最后算出最后算出v v0 0的平均的平均值。A AB BC CD DE EF Fx/mmx/mmy/mmy/mmv v0 0的平均的平均值1.1.安装斜槽时安装斜槽时, ,其末端切线不水平其末端切线不水平, ,导致小球离开斜槽后不做平导致小球离开斜槽后不做平抛运动。抛运动。2.2.建立坐标系时建立坐标系时, ,坐标原
8、点的位置确定不准确坐标原点的位置确定不准确, ,导致轨迹上各点导致轨迹上各点的坐标不准确。的坐标不准确。3.3.小球每次自由滚下时起始位置不完全相同小球每次自由滚下时起始位置不完全相同, ,导致轨迹出现误导致轨迹出现误差。差。4.4.确定小球运动的位置时不准确确定小球运动的位置时不准确, ,会导致误差。会导致误差。5.5.量取轨迹上各点坐标时不准确量取轨迹上各点坐标时不准确, ,会导致误差。会导致误差。1.1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平实验中必须调整斜槽末端的切线水平( (检验是否水平的方法检验是否水平的方法是是: :将小球放在斜槽末端水平部分将小球放在斜槽末端水平部分, ,将其向两边各
9、轻轻拨动一次将其向两边各轻轻拨动一次, ,看其是否有明显的运动倾向看其是否有明显的运动倾向) )。2.2.方木板必须处于竖直平面内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固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。竖线是否竖直。3.3.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。4.4.坐标原点不是槽口的端点坐标原点不是槽口的端点, ,应是小球出槽口时球心在木板上应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。的投影点。5.5.小球开始滚下的位置高度要适中小球开始滚下的位置高度要适中, ,以使小球平抛运动的轨迹以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
10、由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。6.6.在轨迹上选取离坐标原点在轨迹上选取离坐标原点O O点较远的一些点来计算初速度。点较远的一些点来计算初速度。热点点1 1 实验仪器与器与实验操作操作【典例【典例1 1】(1)(1)在做在做“研究平抛运研究平抛运动”实验时, ,除了木板、小球、斜除了木板、小球、斜槽、槽、铅笔、笔、图钉之外之外, ,下列器材中下列器材中还需要的是需要的是。A.A.游游标卡尺卡尺B.B.秒表秒表C.C.坐坐标纸D.D.天平天平E.E.弹簧簧测力力计F.F.重垂重垂线(2)(2)实验中实验中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.A.应使小球每次从斜槽上相同的位
11、置自由滑下应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B.B.斜槽轨道必须光滑斜槽轨道必须光滑C.C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动要使描出的轨迹更好地反映真实运动, ,记录的点应适当多一记录的点应适当多一些些D.D.斜槽轨道末端可以不水平斜槽轨道末端可以不水平【标准解答】【标准解答】(1)(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置实验中需要在坐标纸上记录小球的位置, ,描描绘小球的运动轨迹绘小球的运动轨迹, ,需要利用重垂线确定坐标轴的需要利用重垂线确定坐标轴的y y轴。故轴。故C C、F F是需要的。是需要的。(2)(2)使小球从斜槽上同一位置滑下使小球从斜槽上同一位置滑下, ,才能保证每次的轨
12、迹相同才能保证每次的轨迹相同,A,A正确。斜槽没必要必须光滑正确。斜槽没必要必须光滑, ,只要能使小球滑出的初速度相只要能使小球滑出的初速度相同即可同即可,B,B错误。实验中记录的点越多错误。实验中记录的点越多, ,轨迹越精确轨迹越精确,C,C正确。斜正确。斜槽末端必须水平槽末端必须水平, ,才能保证小球离开斜槽后做平抛运动才能保证小球离开斜槽后做平抛运动,D,D错误。错误。答案答案: :(1)C(1)C、F (2)AF (2)A、C C热点点2 2 实验操作与数据操作与数据处理理【典例【典例2 2】小小张同学采用如同学采用如图甲所示的甲所示的实验装置做装置做“研究平抛运研究平抛运动”的的实验
13、。(1)(1)实验时下列哪些操作是必下列哪些操作是必须的的( (填序号填序号) )。将斜槽轨道的末端调成水平。将斜槽轨道的末端调成水平。用天平称出小球的质量。用天平称出小球的质量。每次都要让小球从同一位置由静止开始运动。每次都要让小球从同一位置由静止开始运动。(2)(2)实验时小小张同学忘同学忘记在白在白纸上上记录小球抛出点的位置小球抛出点的位置, ,于是于是他根据他根据实验中中记录的点迹描出运的点迹描出运动轨迹曲迹曲线后后, ,在在该段曲段曲线上任上任取水平距离均取水平距离均为x=20.00cmx=20.00cm的三点的三点A A、B B、C,C,如如图乙所示乙所示, ,其中其中相相邻两点两
14、点间的的竖直距离分直距离分别为y y1 1=10.00cm,y=10.00cm,y2 2=20.00cm=20.00cm。小球运。小球运动过程中所受空气阻力忽略不程中所受空气阻力忽略不计。请你根据以上数据帮助他你根据以上数据帮助他计算出小球初速度算出小球初速度v v0 0= =m/sm/s。(g(g取取10m/s10m/s2 2) )【标准解答】【标准解答】(1)(1)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，斜槽的末端要调整成水平，向，斜槽的末端要调整成水平，对。该实验不用测小球的质对。该实验不用测小球的质量，量，错。为了保证小球每次离开斜槽时的速度都相同，每次错。为了保证小球每次离开斜槽时的速度都相同，每次都要让小球从斜槽上同一位置由静止开始运动，都要让小球从斜槽上同一位置由静止开始运动，对。对。(2)(2)由于由于x xABAB=x=xBCBC=x=20.00 cm=x=20.00 cm，所以小球从，所以小球从A A运动到运动到B B与从与从B B运运动到动到C C的时间相同，设此时间为的时间相同，设此时间为t t。据。据y y2 2-y-y1 1=gt=gt2 2 得得t=t= = =0.1 s=0.1 s故初速度故初速度v v0 0= =2.00 m/s= =2.00 m/s答案：答案：(1) (2)2.00(1) (2)2.00
