研究平抛运动一、实验目的:(1)描绘出平抛物体的运动轨迹;(2)判断轨迹就是否就是抛物线;(3)求出平抛运动物体的初速度。
二、实验原理:平抛运动可以瞧成就是两个分运动的合运动:⑴水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛物体的初速度;⑵竖直方向的自由落体运动.利用有孔的卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同置,然后描出运动轨迹,x与y,利用就可以求出平抛物体的初速度三、实验器材平抛运动实验器、小球、复写纸、白纸(可先画上坐标格)、直尺、三角板、铅笔等。
四、实验步骤(1)打开上下压纸板,将复写纸叠放白纸上平整地夹进竖直面板(2)用调节螺脚调重锤尖与底座上锥尖对正。
以重锤线定Y轴位置后,收重锤放面板后。
(3)将接球板装入竖直轨道,升至轨道O线位,用钢球沿接球板向图纸横划X轴线(与Y轴交点为坐标原点O)(4) 固定好平抛轨道上定位器。
拉出接球板定位销拉钮,逐次下降,并依次从定位器处将钢球快而稳地释放抛出,直至最低点,钢球即依次在图纸上打留一系列迹点。
(若改变定位器位置重复上述操作,可打留另一系列迹点)(5)取下图纸,根据一系列迹点,用平滑曲线画出小球平抛运动轨迹五、处理数据1、如何判断平抛运动的轨迹就是不就是抛物线？假设轨迹就是一条抛物线,则轨迹上各点应满足y=ax2 。
测出轨迹上某点的坐标(x、y),带入y=ax2中求出a,就可知道代表这个轨迹的可能关系式;再测几个点的坐标代入验证。
2、怎样计算平抛物体的初速度？平抛运动的两个分运动为:水平方向上的匀速直线运动;竖直方向上的自由落体运动测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0六、例题分析例例1:在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施可减小误差？()A.斜槽轨道必须光滑B.斜槽水平部分轨道必须水平C.每次要平衡摩擦力D.小球每次应从斜槽上同一高度释放例2:在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=2、5cm。
若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的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),其值就是________七、典题精练1、在做“研究平抛运动”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做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将您认为正确的选项前面的字母填在横线上:212x v t y gt==和，v=⎪⎩⎪⎨⎧==221gtyt vxv0=tx= xyg2A.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C.每次必须由静止释放小球D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线2、在“研究平抛物体的运动”实验时,已备有下列器材:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要下列器材器材中的:A、秒表B、天平C、重锤线D、测力计3、就是研究平抛运动”的实验装置图,(b)就是实验后在白纸上作的图(1)在(a)图上标出O点及OX,OY轴,并说明这两条坐标轴就是如何作出的.答:____________________________________.(2)固定斜槽轨道时应注意使____________________________________.(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹,实验中应注意__________________________________________________.v=______________,根据图(b)给出的数据,(4)计算小球平抛初速度的公式为v =______m/s.可计算出探究功与速度变化的关系一、实验目的:(1)通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系、(2)体会探究的过程与所用的方法、二、实验器材:木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等、三、实验过程(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……(2)由纸带与打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3……(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第一次实验时的功W为单位),小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线、(4)如果W-v曲线就是一条直线,表明W∝v;如果不就是直线,可着手考虑就是否存在下列关系:W∝v2、W∝v3、W∝v……(5)根据W-v草图,大致判断两个量可能就是什么关系、如果认为很可能就是W∝v2,就做出Wv2曲线,如果这条曲线就是一条直线,就可以证明您的判断就是正确的、四、数据的处理问题:1、对于实验所得到的数据,我们如何处理?2、描绘图象时我们应注意哪些问题?画图线时应画成平滑的曲线,不能连成折线;在画直线时应尽可能使点落在直线上,不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧,如图甲、乙所示、五、小结通过本节探究实验,我们学会了一种巧妙的方法:橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算,然而改变橡皮筋的条数,保持小车相同的运动距离,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比、实验过程影响实验结果的原因主要就是平衡摩擦就是否恰当、轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以、通过对数据的处理得知W∝v2、六、例题分析例1、本实验就是一个探究性实验,探究的目的就是( )A、探究力与物体运动速度的关系B、探究力与物体运动加速度的关系C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系例2、在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用,这样,在小车沿木板滑行的过程中,除橡皮筋对其做功以外,还有阻力做功,这样便会给实验带来误差,我们在实验中想到的办法就是,使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下面说法正确的就是A、木板只要稍微倾斜一些即可,没有什么严格的要求B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件:即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动,这木板的倾斜程度就是符合要求的D、其实木板不倾斜,问题也不大,因为实验总就是存在误差的七、典题精练1、关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的就是()A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出2、在“探究功与速度变化的关系”的实验中,得到的纸带如图1所示,小车的运动情况可描述为:A、B之间为________运动;C、D之间为________运动,应选________来计算小车的速度v、图13、在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时,下列说法正确的就是()A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度4、在课本实验中,小车会受到阻力,但可使木板倾斜作为补偿.则下列操作正确的就是()A.放开小车,能够自由下滑即可B.放开小车,能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可5、在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变,这样每次()A.做的功一样B.每条橡皮筋产生的弹性势能相同C.产生的动能相同D.产生的重力势能相同6、在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时,小车的质量为m,使用橡皮筋6根,每次增加一根,实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中、(1)试在图7－6－3中作出图象.(2)从图象可以得出的实验结论就是____________________.图7－6－3验证机械能守恒定律一、实验原理物体在自由下落过程中,重力势能减少,动能增加。
如果忽略空气阻力,只有重力做功,物体的机械能守恒,重力势能的减少等于动能的增加。
设物体的质量为m,借助打点计时器打下纸带,由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v;进而求得重力势能的减少量│△E p│=mgh与动能的增加量△E K=1/2mv2;比较│△E p│与△E K,若在误差允许的范围内相等,即可验证机械能守恒。
测定第n点的瞬时速度v n:依据“物体做匀变速直线运动,在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”,用公式v n=(h n+1-h n-1)/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。
二、实验器材电火花计时器,交流电源,纸带(复写纸片),重物(带纸带夹子),导线,刻度尺,铁架台(带夹子)。
三、实验步骤(1)按图装置固定好计时器,并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(2)将纸带的一端用小夹子固定在重物上,使另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方。
(3)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点。
(4)换几条纸带,重做上面的实验。
(5)从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。
(6)在挑选出的纸带上,先记下打第一个点的位置0(或A),再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等,用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等,如图所示。
(7)用公式v n=(h n+1-h n-1)/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。
(8)计算出各点对应的势能减少量mgh n与动能的增加量1/2mv n2的值,进行比较,得出结论。
四、例题分析在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s 2。
某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时计数点对应刻度尺上的读数如图所示。
图中O 点就是打点计时器打出的第一个点,A 、B 、C 、D 分别就是每打两个点取出的计数点。
根据以上数据,可知重物由O点运动到B 点时:(1)重力势能的减少量为多少?(2)动能的增加量就是多少?(3)根据计算的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因就是什么?五、典题精练1、在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量,需要通过计算得到的有……( )A 、重物的质量B 、重力加速度C 、重物下落的高度D 、与重物下落高度对应的重物的瞬时速度2、关于“验证机械能守恒定律”的实验,下列叙述中正确的就是………………………( )A 、必须用天平测出重物的质量B 、必须采用直流低压电源C 、必须先接通电源,后释放纸带D 、必须用秒表测出重物下落的时间3、在“验证机械能守恒定律”的实验中,由于打点计时器两个限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,这样的结果会有( )A 、mgh ＞212m υB 、mgh ＜212m υC 、mgh ＝212m υ D 、以上都有可能 4、在“验证机械能守恒定律”的实验中,对于自由下落的重物,下列选择条件中可取的就是( )A 、选用重物时,重的比轻的好B 、选用重物时,体积小的比体积大的好C 、选定重物后,为计算其动能、势能的变化量,需要称出它的质量D 、重物所受重力应远大于它所受的空气阻力与纸带受到的打点计时器的阻力5、如下图所示,就是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带,我们选中N 点来验证机械能守恒定律。