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1、如有幫助歡迎下載支持一、研究平拋物體的運動【重要知識提示】1 實驗?zāi)康?、原?1) 實驗?zāi)康模?a) 用描跡法描出平拋物體的運動軌跡;(b) 求出平拋物體的初速度;(2) 實驗原理:(a) 平拋運動可以看作是由兩個分運動合成,一個是在水平方向上的勻速直線運動,其速度等于平拋物體運動的初速度,另一個是在豎直方向上的自由落體運動(b)在水平分運動中,運用x=v?t ;在豎直分運動中,運用y=1/2gt 2 或 y=gT 22 實驗器材斜槽 ( 附擋球板和鉛錘線 ) 、水準(zhǔn)儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點用的有孔卡片、重垂、鉛筆等說明 定點用的有孔卡片的制作要求如圖
2、5 1 所示,在方形硬紙上沿中間實線挖出一個孔,孔寬 (A) 應(yīng)稍大于鋼球直徑,孔長 (B) 一般大于鋼球直徑3 實驗步驟及安裝調(diào)整(1) 描述平拋物體運動的軌跡:(a) 將斜槽放在桌面上,讓其末端伸出桌面邊緣外借助水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)末端,使槽末端切線水平,隨之將其固定,如圖5 2 所示說明如果沒有水準(zhǔn)儀,則可將鋼球放于槽的末端調(diào)節(jié)斜槽后, 輕輕撥動鋼球, 若鋼球能在任何位置平衡,說明達(dá)到要求;(b) 用圖釘將白紙釘在木板上, 讓木板左上方靠近槽口處桌面邊緣,用支架將木板豎直固定,使小球滾下飛出槽口后的軌跡平面跟板面平行;(c)將小球飛離斜槽末端時的球心位置水平投影到白紙上描點O,并過。沿重垂線用直尺
3、描出豎直方向;(d) 選擇鋼球從槽上滾下的合適初位置Q,在 Q點放上擋球板;(e) 將小球從斜槽上釋放,用中心有孔的卡片靠在紙面上并沿紙面移動,當(dāng)飛行的小球順利地穿過卡片上小孔時, 在小孔靠近紙面所在處做上記號; 重復(fù)該步驟, 描下至少 5 個不同位置的對應(yīng)點;(f) 把白紙從木板上取下來,將前面描述的一系列點用平滑的曲線連接起來,即為小球平拋運動的軌跡(2) 求小球平拋的初速度:(a)以。為坐標(biāo)原點,用三角板在白紙上建立z0 夕坐標(biāo)系;(b)在軌跡線上選取點M,并測出它的坐標(biāo)值(z , y) ,代人公式vxx計算水2 yg平初速度;(c) 再在曲線上選取不同點,重復(fù)步驟 2(b) ,測量、計
4、算水平初速度,最后求出其平均值,即為小球平拋初速度的測量值4 注意事項(1)在調(diào)整安裝時, 應(yīng)保證斜槽末端切線水平,確保鋼球飛出后作平拋運動;應(yīng)使木板 ( 包1如有幫助歡迎下載支持括白紙 ) 靠近槽口、豎直且與小球運動軌跡所在平面平行,確保運動小球靠近木板,但不接觸木板 .(2) 在實驗中應(yīng)使用斜槽擋球板,保證小球每次均從同一位置無初速釋放說明:斜槽擋球板的位置應(yīng)恰當(dāng),以便使小球的運動軌跡由木板左上角到右下角.(3)在取下白紙前, 應(yīng)在白紙上記下小球飛離槽口時球心位置0( 鋼球球心在圖板上的水平投影點,而不是斜槽末端點的投影) ,如圖 5 3 所示確定坐標(biāo)軸原點,并用重垂線過0作豎直線,以準(zhǔn)確
5、確定坐標(biāo)系的y 軸(4) 在軌跡曲線上選點時,應(yīng)選離坐標(biāo)原點稍遠(yuǎn)的點用以測量計算,這樣可減小誤差【典型范例導(dǎo)析】【例 1】 在“研究平拋物體的運動”實驗中:(1)在安裝斜槽時,如何判斷其末端切線是否調(diào)整為水平?(2) 由于需要通過多次釋放小球、描點,才能描繪小球的運動軌跡,那么在進(jìn)行該步驟時應(yīng)注意什么 ?解析(1)調(diào)節(jié)斜槽使其末端點的切線水平時,最好使用水準(zhǔn)儀如果沒有配備水準(zhǔn)儀,則可借助小鋼球,將其放置于槽的末端, 輕輕撥動后,若它能停留在放置的任意位置處,則說明達(dá)到要求(2) 在進(jìn)行該步驟的操作中,應(yīng)注意兩點:(a) 釋放小球時,應(yīng)選擇合適的初位置,最好使鋼球運動軌跡從圖板左上角到右下角,以
6、減小測量誤差;(b) 保證小鋼球每次滾下的初始高度相同且均由靜止釋放,因此,在實驗時,應(yīng)在斜槽上配套安裝擋球板若沒有配備擋球板,則可用直尺、薄板代替,但不宜直接用手釋放點評研究高考實驗試題可知: 近年來考查學(xué)生動手操作能力的試題幾乎年年都有,這充分體現(xiàn)了學(xué)生親自動手操作實驗的必要性本例題以“研究平拋物體運動”實驗為例說明:為盡量減小實驗誤差,在對實驗器材的安裝、 調(diào)整中,既要有嚴(yán)格的操作要求,又要有靈活處理的方法,學(xué)生手腦并用尤為必要【例 2】 在“研究平拋物體運動”實驗中,某同學(xué)在建立直角坐標(biāo)系時,有一處失誤設(shè)他在安裝實驗裝置和進(jìn)行其余的操作時準(zhǔn)確無誤(1) 觀察如圖 5 4,可知,他失誤之
7、處是 _(2) 他根據(jù)記錄建立坐標(biāo)系,運用教材實驗原理測得的平拋初速度值與其真實值相比_ ( 選填“偏大”、“相等”或“偏小”) 解析(1)坐標(biāo)系原點應(yīng)建在正飛離斜槽槽口的小球重心處,即在槽口正上方r(r為小球半徑 ) 處而該同學(xué)卻錯誤地將坐標(biāo)原點取在槽口處(2)如圖 5 5 所示,正確的坐標(biāo)系橫軸應(yīng)建立在x處,原點應(yīng)在O處在軌跡上取點P,其坐標(biāo)值真實值為 (x , y) ,測量值為(z ,y) ,其中 y>y,x=xt測2y,t真t 真2 y, t 測gg2如有幫助歡迎下載支持而v測x , v真x' ,因此 v測v真t測t真當(dāng)套用課本實驗原理而又錯取坐標(biāo)原點時,該同學(xué)得到的測量
8、值偏大點評無論將坐標(biāo)原點是取在飛離槽口的球心處, 還是將原點取在槽口處,只要認(rèn)清平拋運動在水平方向、豎直方向運動性質(zhì),就可這樣處理:如圖5 6 所示在豎直方向上:sy gT2syss,Tgg在水平方向上:v 0=x/T當(dāng)改用通用方法處理時,小球平拋初速度測量值會與真實值相吻合【例 3】在“研究平拋物體運動”的實驗中,某同學(xué)記錄了運動軌跡上三點A、 B、 C,如圖5 7 所示,以A 為坐標(biāo)原點,建立坐標(biāo)系,各點坐標(biāo)值已在圖中標(biāo)出求:(1) 小球平拋初速度大?。?2) 小球做平拋運動的初始位置坐標(biāo)解析 (1) 如圖 57 所示,小球在徹段、 13(2 段水平位移相等,而小球在水平方向作勻速運動,因
9、此小球在這兩段的運動時間 t AB=t BC=T小球在豎直方向作勻加速運動,由 s=aT2 得 25cm一22小球在水平方向上作勻速運15cm=lOOcm s ·T, T=O 1s動,有 v0=10cm/0.1s=lcm s=lm s(2) 由于小球在豎直方向上作勻加速直線運動,小球在B 點的豎直分速度大小等于AC段在豎直方向平均速度大小vBy=0.4/0.2=2(m/s)設(shè)小球從拋出點0 到 B 點歷時為 t OB,有t=v /g=0.2sOBBy小球從拋出點0到 A點歷時:tOA=t OB T=O 1s因此, x=v t=lOcm, y12=gtOA =5cmOA0OAOA2故
10、0 點坐標(biāo)值為 ( 一 10,一 5) 點評在學(xué)習(xí)中應(yīng)該學(xué)會認(rèn)識事物的本質(zhì),而不是膚淺地看表象;例如在解決本例題時,我們關(guān)鍵在于抓住其運動本質(zhì),而不是生搬硬套某種解題方法不少學(xué)生將圖57 中的 A點作為小球拋出點,運用公式x=v 0ty=1/2gt2必然導(dǎo)致求解錯誤在此實驗中, 由于一些偶然因素對實驗者和實驗儀器的影響會造成誤差( 稱偶然誤差 ) ,減小這類誤差的方法是通過多次實驗測量、計算最后結(jié)果再求其平均值 在應(yīng)用平均法測量間接測量的物理量時,要平均的是待測量( 平拋初速度 ) ,而不是直接測量的物理量如圖 5 8 所示,斜槽末端切線略向下傾斜,設(shè)其切線( 虛線 ) 與水平成 角3如有幫助
11、歡迎下載支持在處理數(shù)據(jù)時,取小球運動軌跡上某點P 點坐標(biāo) (x ,y) ,設(shè)通過測量計算的小球飛到P點的時間為t 測 ,而小球真實的運動時間為t 真,則有2yt測t真g設(shè)小球平拋初速度的測量值、真實值分別為t 測、 t 真 ,有v測 =x/t測,v真 =x1t真cos因此v 測 < v 真即當(dāng)斜槽末端切線向下傾斜時會導(dǎo)致小球平拋初速度測量值偏小實驗課后練習(xí):【能力跟蹤訓(xùn)練】1 在“研究平拋物體運動” 實驗中, 白紙在木板上的固定情況如圖59 所示,正確的做法是( )2在做“研究平拋物體運動”實驗中,應(yīng)采取下列哪些措施減小實驗誤差?A斜槽軌道末端切線必須水平B斜槽軌道必須光滑C每次要平衡摩
12、擦力D小球每次應(yīng)從斜槽同一高度釋放3一個學(xué)生在“研究平拋物體運動”的實驗中描出了如圖5-10 所示的幾個實驗點,其中偏差較大的實驗點B 產(chǎn)生的原因可能是()A 小球滾下的高度較其它各次高B 小球滾下的高度較其它各次低C 小球在運動中遇到其它各次沒有遇到的阻礙D 小球開始滾下時,實驗者已給它一個初速度4在“研究平拋物體的運動”的實驗中,要在白紙上作x0y 坐標(biāo),其中確定 y 軸的方法是( )A先過斜槽末端O作水平線,再作此水平線的垂線B過斜槽末端0 作一條豎直線C利用重垂線畫出通過斜槽末端0 的豎直線D取白紙的豎直邊緣為y 軸5 在“研究平拋物體運動”的實驗中,為了描出物體的運動軌跡,實驗應(yīng)有下
13、列各個步驟:A以 0 為原點,畫出與y 軸相垂直的水平方向x 軸;B 把事先做好的有缺口的紙片用手按在豎直木板上,使由斜槽上滾下、拋出的小球正好從紙片的方孔中通過,用鉛筆在白紙上描下小球穿過這個缺口的位置;C 每次都使小球從斜槽上固定的標(biāo)卡位置開始滾下,用同樣的方法描出小球經(jīng)過的一系列位置,并用平滑的曲線把它們連接起來,這樣就描出了小球做平拋運動的軌跡;D 用圖釘把白紙釘在豎直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽;4如有幫助歡迎下載支持E把斜槽末端拉高一個球半徑處定為0 點,在白紙上描出0 點,利用重垂線在白紙上畫出過 0 點向下的豎直線,定為y 軸在上述的實驗步驟中,缺少的步驟F 是 _.在實
14、驗中,實驗步驟的正確順序是:_.6 如圖 5 11 所示,用頻閃照相法測當(dāng)?shù)刂亓铀俣葧r,用 10 次 / 秒的閃光照相機(jī)對正在做平拋運動的球拍攝的照片背景是每格邊長為 5cm的正方形格子試分析照片求當(dāng)?shù)刂亓铀俣取敬鸢概c提示】1 C(在描述小球平拋運動軌跡時,要在白紙上建立直角坐標(biāo)系,其坐標(biāo)原點應(yīng)取在小球脫離槽口時小球重心處,因此:(a) 安裝白紙時,應(yīng)將其左靠、對齊桌面邊緣( 而不是槽口 ) ,且白紙上邊緣要高于斜槽末端;(b) 白紙面積大小要合適,盡量蓋滿木板,從而使描出的平拋運動軌跡較長( 從白紙的左上角到右下角) )2 A、 D(當(dāng)斜槽末端切線沒有調(diào)整水平時,小球脫離槽口后并非作平拋
15、運動但在實驗中,仍按平拋運動分析處理數(shù)據(jù),所得的初速度的測量值與真實值肯定不相符,故斜槽末端切線不水平會造成誤差,選項 A 正確每次釋放小球時, 只要讓它從同一高度、無初速開始運動,在相同的情形下,即使球與槽之間存在摩擦力,仍能保證球作平拋運動的初速度相同,因此斜槽軌道不必要光滑,更不必平衡摩擦力選項D正確, B、C 中的措施是不必要的)3 B、C(觀察描點可知:B 點偏差到平拋運動軌跡之下其原因之一可能是由于小球平拋初速度比其它各次偏小,而導(dǎo)致平拋初速度比其它各次小的原因可能是: (a) 小球在斜槽上釋放的初位置高度偏低; (b) 小球在運動中遇到了其它各次沒有遇到的阻礙如小球滾下的初位置偏
16、高或小球開始滾下時, 實驗者不小心給它一個初速度, 則描出的該點應(yīng)在平拋軌跡線之上 )4 C(要準(zhǔn)確確定坐標(biāo)系y 軸,需明確以下幾點:(1) 確定坐標(biāo)軸,需使用重垂線先確定y軸方向,再用三角板確定2 軸; (2) 坐標(biāo)原點在斜槽末端之上廠處( 廠為小球半徑 ) ,因此 y軸位置應(yīng)通過斜槽末端處在安裝木板時, 應(yīng)使木板左邊緣緊靠桌面邊緣,因而白紙的左邊緣應(yīng)在斜槽末端的左邊,故不可能取白紙的豎直邊緣為y 軸 )5在“研究平拋物體的運動”實驗中,影響研究、測量誤差的重要因素之一是斜槽末端切線是否水平,而本題提供的步驟中正缺少對斜槽的調(diào)整其安裝、調(diào)整要求是:(a) 斜槽末端應(yīng)伸出桌面邊緣之外;(b)斜
17、槽末端切線應(yīng)水平,具體操作方法是:調(diào)整斜槽,并將小球放在斜槽末端, 輕輕撥動小球, 若小球可停留在槽末端的任何位置,說明斜槽末端切線已調(diào)整呈水平因此, (1) 缺少的步驟 F 是:調(diào)整斜槽,使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置,說明斜槽末端切線已水平(2) 實驗步驟的正確順序是D、 F、 E、 A、 B、C6 10m s2 相機(jī)拍照時間間隔為: T=01s ,由于平拋運動物體在豎直方向上所做的分運動為勻變速直線運動,所以根據(jù)s=aT2 得5L一 3L=gT2,g=2L/T 2=(2 ×005)/0.1 2=lOm/s 2( 提示:照片上第一拍照點并不是小球作平拋運動的初位置,因而在小
18、球由第一拍照點到第二拍照點的豎直分運動中,不能運用3L=1/2gT 2 進(jìn)行計算 )實驗:練習(xí)使用打點計時器·知識點精解【實驗?zāi)康摹烤毩?xí)使用打點計時器,學(xué)習(xí)利用打上點的紙帶研究物體的運動。5如有幫助歡迎下載支持【實驗原理】打點計時器是一種使用低壓交流電源的儀器,它的工作電壓為4 6 伏特。當(dāng)頻率 f=50赫茲時, 它每隔 0.02s 打一次點。 當(dāng)運動物體拖著紙帶運動時, 打點計時器便在紙帶上打出一系列點, 這些點既記錄了運動物體的位移, 也記錄了發(fā)生這些位移所用的時間, 這就給我們定量地研究運動物體的運動情況提供了方便和可能,計時器的構(gòu)造如圖1-23 。【實驗器材】電磁打點計時器以
19、及紙帶、復(fù)寫紙片;兩根導(dǎo)線;低壓交流電源;刻度尺。【實驗步驟】(1)把打點計時器固定在桌子上,紙帶穿過限位孔,把復(fù)寫紙片套在定位軸上,并且壓在紙帶上面;(2)在打點計時器的兩個接線柱上分別接上導(dǎo)線,兩根導(dǎo)線的另外一端分別接到低壓交流電源 (4 6 伏特的交流電 ) 的兩個接線柱上。(3)打開電源開關(guān),用手水平地牽拉紙帶,紙帶被打上了許多小點。(4)取下紙帶,從能看得清的點數(shù)起,如果共有N 個點,那么,點子的間隔數(shù)為N-1 個,用 t=0.02s× (N-1) 計算,這段紙帶記錄的時間是多長。(5)用刻度尺測量一下,從開始計時的點起到最后一個點間的距離S 是多少。(7)在紙帶上打出連續(xù)
20、的6 個點,分別標(biāo)上記號0,1, 2, 3,4, 5。相鄰的兩個點間的距離為 S1, S2, S3, S4, S5,各有多長,看它們是否相等,若S1=S2=S3=S4=S5,則拉動紙帶做勻速直線運動,若不相等則做變速直線運動。【注意事項】打點計時器使用的電源必須是交流電源,且電壓是4 6 伏。6如有幫助歡迎下載支持實驗、練習(xí)使用打點計時器研究勻變速直線運動【同步達(dá)綱練習(xí)】1. 在做完練習(xí)使用打點計時器的實驗后,關(guān)于打點計時器打點時間間隔的長短,三位同學(xué)各自發(fā)表了自己的看法,其中正確的是( )A. 電源電壓越高,打點計時器通過的電流越強(qiáng),計時器打點速度就會越快,每打兩個點的時間間隔就會越短B.
21、手拉紙帶速度越大,紙帶運動越快,計時器打點速度就會越快,每打兩個點所需時間間隔就會越短C. 打點計時器每打兩個點的時間間隔由電源的頻率決定,與電源電壓的高低和紙帶的運動速度的大小無關(guān)D. 以上都不對2. 接通電源與讓紙帶 ( 隨物體 ) 開始運動,這兩個操作的時間關(guān)系應(yīng)當(dāng)是( )A. 先接通電源,后釋放紙帶B. 先釋放紙帶,后接通電源C. 釋放紙帶的同時接通電源D.先接通電源或先釋放紙帶都可以3. 當(dāng)紙帶與運動物體連接時,打點計時器在紙帶上打出點痕,下列關(guān)于紙帶上的點痕說法中,哪些是正確的 ?( )A. 點痕記錄了物體運動的時間B. 點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移C. 點在紙
22、帶上的分布情況,反映了物體的質(zhì)量和形狀D. 紙帶上點痕的分布情況,反映物體的運動情況4. 某同學(xué)利用打點計時器測定做勻加速直線運動的小車的加速度,打點后得到的紙帶舍去前面比較密集的點, 從 O點開始每隔兩點取一個記數(shù)點: O、A、B、C、D,量得 OA 1.30cm ,OB 3.10cm, OC 5.38cm, OD8.17cm, 則小車的加速度am/s2.5. 下圖為接在 50Hz 低壓交流電源上的打點計時器, 在紙帶做勻加速直線運動時打出的一列點,圖中所標(biāo)的是每隔5 個點所取的記數(shù)點,但第3 個記數(shù)點M沒有畫出,則該物體運動的加速度為.BM間的距離約為m.6. 在下列給出的器材中,選出本實驗中所需的器材填在橫線( 填編號 ) :7如有幫助歡迎下載支持打點計時器天平低壓交流電源低壓直流電源細(xì)繩和紙帶鉤碼和小車秒表一端有滑輪的長木板刻度尺選出的器材有.7. 某同學(xué)在用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度時,得到了如下圖所示的紙帶,從 O點開始,每隔兩個計時點取一個記數(shù)點,則每兩個相鄰記數(shù)點間的時間間隔為s, 測得 OA3.20cm ,DE 9.72cm ,則物體運動的加速度為m/s2.8. 利用打點計時器測定勻加速直線運動的小車的加速度. 下圖給出了該次實驗中,從O點開始每5 個點取一個計數(shù)點的紙帶,其中O、1、 2、 3、 4、 5、6 都為記數(shù)點 . 測得相鄰
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