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5.4 实验 探究平抛运动的规律


L , g 代入①式得 v0=2 gL=0.70 m/s. 3L 3 小球在 b 点的竖直分速度 vy= = gL(利用中间 2T 2 时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度),小球 在 b 点的速度为 vb= 5 2 2 v0+vy = 2 0.70 m/s gL=0.875 m/s.
【答案】 (1)ace (2)2 gL
物体运动的初速度;另一个是竖直方向的自由
落体运动.利用铅笔确定做平抛运动的小球运 动时经过的若干不同位置,然后描出运动轨迹, 建立坐标系,测出曲线上任一点的坐标 x 和 y, 1 2 利用公式 x=v0t 和 y= gt ,就可求出小球的水 2 平分速度,即平抛物体的初速度.
实验器材 斜槽(附金属小球)、木板及竖直固定支架、白
【解析】 (1)根据研究平抛物体运动的实验原理 知,物体在水平方向上做匀速直线运动,因此可 观察到:球 1 在水平轨道上击中小球 2,说明了 平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动. (2)为保证小球每次平抛运动的初速度相同,需保 证每次从同一位置无初速滚下.另外注意调整斜 槽末端切线水平,以保证小球做平抛运动.根据
图4-5-3
【解析】 (1)只有斜槽的末端保持水平,小球才 具有水平初速度,其运动才是平抛运动.每次从 斜槽上同一高度处由静止释放小球,是为了使小 球有相同的初速度,如果小球在运动过程中与木 板上的坐标纸接触,就会改变它的运动,便不是 平抛运动.故选项a、c、e正确. b选项中,每次释放小球的位置必须相同,以保 证小球有相同的水平初速度;d选项中改变x的值 应视小球运动过程中的实际情况而定,每次改变 x的值不一定相同;f选项中应根据记下的一系列 位置,用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹.
滚下.
4.实验时,眼睛应平视运动小球,并较准确地
确定通过的位置.
5.要用平滑曲线画出轨迹,舍弃个别偏差较大
的点.在轨迹上选点时,不要离抛出点过近,
并且使所选取的点之间尽量远离.
6.要在斜槽上适当的高度释放小球,使它水平
抛出时以较大的水平速度运动,从而减小相对
误差.
实验典例精析
对实验原理及操作步骤的考查
压强与 A 处空气的压强差 Δp=pA-p0=ρgh,从 理论上可以证明水滴从 A 处出来的速率 v= 2gh. 只要瓶中的水未滴完,则 h 不变,所以 v 不变. (2)设计方案和步骤: ①将红墨水装入吊瓶中,并将开关关上; ②在竖直放置的木板左端上方水平地钉小木条 (以小钢球放在其上不左右滚动为准); ③将吊瓶用铁架台挂在木板的左上方(可把铁架 台放在板凳上);
求出小球平抛的初速度,并计算其平均值.
二、数据处理
在分析实验结果时,一般是根据方格纸记录的轨
迹求抛体的初速度v0,解答依据有两条:其一是
研究平抛物体的运动实验的原理;其二是匀变速
直线运动的规律,在水平方向上Δx=v0t,在竖
直方向上Δy=aT2即可求出v0.
三、误差分析
1.安装斜槽时,其末端切线不水平而产生误差.
(2)因小球在水平方向的运动为匀速直线运动,由
图中可看出相邻两点的水平位移均为2L,故每相
邻两点之间的时间间隔是相等的,设为T,由于
平抛运动在竖直方向是自由落体运动,在水平方
向是匀速直线运动,根据运动学知识可知:
v0=2L/T
Δs=gT2


其中 Δs=3L-2L=2L-L=L,所以 T=
Δs = g
纸、图钉、细线、刻度尺、三角板、重锤、
铅笔.
过程分析导引
一、实验步骤
1.描绘平抛物体的运动轨迹
(1)将斜槽放在桌面上,让其末端伸出桌面边缘
外,调节末端,使槽末端切线水平,随之将其 固定,如图4-5-1所示. (2)在带有支呆的木板上,用图钉钉好白纸,并 让竖直放置的木板左上方靠近槽口,使小球滚
下飞出后的轨道平面跟板面平行,如图4-5-1
以测出小球经过曲线上任意位置的瞬时速度.
实验简要步骤如下:
A.让小球多次从________位置无初速滚下,记 下小球穿过卡片孔的一系列的位置. B.按教材图安装好器材,注意调整________, 记下斜槽末端O点和过O点的竖直线. C.测出曲线上某点的位置坐标x、y,用v= ________算出该点的瞬时速度. D.取下白纸,以O点为原点,以竖直线为轴建 立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹. ①完成上述步骤,将正确的答案填在横线上. ②上述实验步骤的理顺序是________.
1 2 水平方向上 x=v0t,竖直方向上 y= gt ,v2= y 2 2gy , 得 切 线 上 某 点 速 度 为 v = v2+v2 = 0 y gx2 +2gy. 2y
【答案】 (1)球 1 在水平轨道上击中小球 2 平 抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动 (2)①A.斜槽上相同 C.v= B.斜槽末端切线水平 gx2 +2gy ②BADC 2y
例1
(2011年湖北黄冈中学月考)在“研究平
抛物体的运动”的实验中,用如图4-5-2所
示的实验装置:
图4-5-2
(1)将两个完全相同的斜滑轨固定在同一竖直面
内,它们的最下端水平,把两个质量相等的小
钢球,从斜面的顶点由静止同时释放,滑道2与
光滑水平面吻合,观察到______,说明______.
(2)在教材“研究平抛物体的运动”的实验中可
0.875 m/s
创新实验
例3
(2011年灵璧一中月考)有人想设计制作
一“平抛运动扫描仪”,所用的器材有:已用
过的医用吊针(整套,见图4-5-4甲所示);竖 直木板1块;厚为0.5 cm的光滑小木条;钉子; 白纸1张;图钉4枚;小钢球1个;重垂线;直 尺1把;染了红墨水的水;铁架台.
图4-5-4
对注意事项及数据处理的考查
例2 在做“研究平抛物体的运动”的实验时,
让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出
小球平抛运动的轨迹.
(1)为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出一
些操作要求,将你认为正确的选项的字母代号
填在横线上:________.
a.通过调节使斜槽的末端保持水平
b.每次释放小球的位置必须不同
与竖直方向垂直的x轴,再将上面依次记下的点
连成平滑曲线,这就是平抛小球的运动轨迹.
2.求平抛小球的初速度 (1)以 O 点为原点,水平方向为 x 轴、竖直向下 方向为 y 轴建立坐标系. (2)在平抛小球运动轨迹上选取 A、B、C、D、E 五个点, 测出它们的 x、 坐标值, y 记到表格内. (3)把测到的坐标值依次代入公式 v0=x g , 2y
c.每次必须由静止释放小球
d.记录小球位置时每次改变的x值必须相同 e.小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触 f.取下坐标纸,将球的各位置用直尺将点连成 折线
(2)若用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的
边长为L=1.25 cm,小球在平抛运动途中的几个
位置如图4-5-3中的a、b、c、d所示,则小球平 抛的初速度的计算式为v0=_______(用L、g表示), 其值是_______;小球在b点的速度大小为______. (取g=9.8 m/s2)
所示.
图4-5-1
(3)把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到 白纸上,在白纸上标出O的位置,过O点用重 垂线画出竖直线,定为y轴.
(4)让小球每次都从斜槽上同一适当位置由静止
滚下,移动笔尖在纸上的位置,当小球恰好与
笔尖正碰时,在白纸上依次记下这些点的位置.
(5)把白纸从木板上放下来,用三角板过O点作
2.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标
原点,实际上应以末端端口上的小球球心位置为
坐标原点.
3.小球每次滚下的初位置不同而产生误差.
4.由于空气阻力存在,并不是真正的平抛.
四、注意事项
1.实验中必须保持斜槽末端水平.
2.要用重垂线检查木板、坐标纸上的竖线是否
竖直.
3.小球必须每次从斜槽上相同的开始位置自由
第四讲 实验
探究平抛运动的规律
实 验 五 探 究 平 抛 运 动 的 规 律
知识要点归纳
过程分析导引
1.用描迹法描出平抛物体的运动轨迹. 2.根据运动轨迹求出平抛物体的初速度. 实验原理
平抛运动可以看作是两个分运动的合成:一个
是水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛
(1)证明从针头滴出的水滴的出口速度大小是不变 的.
(2)请你帮他设计这一“平抛运动扫描仪”,并写
出实验方案和步骤. 【解析】 (1)要证明从针头出来的所有水滴速度 大小不变,只要证明针头处的压强在出水过程中 是不变的即可.打开塑料管上的开关,待流出一
部分水稳定后,瓶口处的压强总是等于外界大气
压强,针头处A的压强是pA=p0+ρgh,A处水的
谢谢使用
④将针头用透明胶贴在小木条的外边缘,注意针
头与小木条平行;
⑤将白纸用4个图钉固定在针头右侧的木板上; ⑥在针头出口处下方挂重垂线(如图4-5-4乙所 示); ⑦打开塑料管上的开关,待稳定时,我们看到红
色的水从针头口呈线状水平射出,并靠近但不接
触白纸做平抛运动.
【答案】
见解析
本部分内容讲解结束
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