實驗五 探究平拋運動的規(guī)律

1、一、實驗目的一、實驗目的1通過實驗描出平拋物體運動的軌跡通過實驗描出平拋物體運動的軌跡2學會測平拋運動初速度的方法學會測平拋運動初速度的方法三、實驗器材三、實驗器材 斜槽斜槽(附金屬小球附金屬小球)、木板及豎直固定支架、白紙、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、刻度尺、三角板、重錘、鉛筆圖釘、刻度尺、三角板、重錘、鉛筆四、實驗操作四、實驗操作1步驟步驟(1)把斜槽放在桌面上，讓其末端伸出桌面外，調(diào)節(jié)末把斜槽放在桌面上，讓其末端伸出桌面外，調(diào)節(jié)末 端使其切線水平固定端使其切線水平固定(2)在帶有支架的木板上，用圖釘釘好白紙，并讓豎放在帶有支架的木板上，用圖釘釘好白紙，并讓豎放 木板左上方靠近槽口，使

2、小球滾下飛出后的軌道平木板左上方靠近槽口，使小球滾下飛出后的軌道平 面跟板面平行面跟板面平行(如圖實如圖實51所示所示)圖實圖實51(3)把小球飛離斜槽末端時的球心位置投影到白紙上，描把小球飛離斜槽末端時的球心位置投影到白紙上，描 出點出點O，過，過O用重垂線描出豎直方向用重垂線描出豎直方向(4)讓小球每次都從斜槽上同一適當位置滾下，在粗略確讓小球每次都從斜槽上同一適當位置滾下，在粗略確 定的位置附近，用鉛筆較準確地確定小球通過的位置，定的位置附近，用鉛筆較準確地確定小球通過的位置， 并記下這一點，以后依次改變并記下這一點，以后依次改變x值，用同樣的方法確定值，用同樣的方法確定 其他各點的位置

3、其他各點的位置2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)描軌跡描軌跡把白紙從木板上取下來，用三角板過把白紙從木板上取下來，用三角板過O作與豎直方作與豎直方向垂直的向垂直的x軸，將一系列所描的點用平滑的曲線連軸，將一系列所描的點用平滑的曲線連接起來接起來五、注意事項五、注意事項1實驗中必須保持通過斜槽末端的切線水平，木板必實驗中必須保持通過斜槽末端的切線水平，木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸2小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，即在小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，即在斜

4、槽上固定一個擋板，每次都從擋板位置釋放小球斜槽上固定一個擋板，每次都從擋板位置釋放小球3坐標原點坐標原點(小球做平拋運動的起點小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，不是槽口的端點，應是小球在槽口時，球心在木板上的水平投影點應是小球在槽口時，球心在木板上的水平投影點4要用平滑的曲線畫出軌跡，舍棄個別偏差較大的點要用平滑的曲線畫出軌跡，舍棄個別偏差較大的點5要在斜槽上適當?shù)母叨柔尫判∏颍顾赃m當?shù)乃揭谛辈凵线m當?shù)母叨柔尫判∏?，使它以適當?shù)乃匠跛俣葤伋觯滠壽E由圖板左上角到達右下角；要在初速度拋出，其軌跡由圖板左上角到達右下角；要在平拋軌跡上選取距平拋軌跡上選取距O點遠一些的點來計算小球的初

5、速點遠一些的點來計算小球的初速度，這樣可以減小測量誤差度，這樣可以減小測量誤差六、誤差分析六、誤差分析1安裝斜槽時，其末端切線不水平安裝斜槽時，其末端切線不水平2小球每次滾下的初位置不盡相同小球每次滾下的初位置不盡相同3建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點，實建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點，實際上應是末端端口上的小球球心位置為坐標原點際上應是末端端口上的小球球心位置為坐標原點4空氣阻力使小球不是真正的平拋空氣阻力使小球不是真正的平拋5記錄各點以及其坐標不夠準確記錄各點以及其坐標不夠準確例例1在做在做“研究平拋物體的運動研究平拋物體的運動”的實驗時，除了木的實驗時，除了木板、小

6、球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是的是_A游標卡尺游標卡尺B秒表秒表C坐標紙坐標紙 D天平天平E .彈簧測力計彈簧測力計 F重垂線重垂線實驗中，下列說法正確的是實驗中，下列說法正確的是_A應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下B斜槽軌道必須光滑斜槽軌道必須光滑C斜槽軌道末端可以不水平斜槽軌道末端可以不水平D要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些當多一些E為了比較準確地描出小球運動的軌跡，應該用一條曲為了比較準確地描出小球運動的軌跡，應該

7、用一條曲線把所有的點連接起來線把所有的點連接起來解析解析實驗中需確定豎直方向，故選重垂線，而準確確實驗中需確定豎直方向，故選重垂線，而準確確定平拋小球的豎直位移和水平位移需選用坐標紙定平拋小球的豎直位移和水平位移需選用坐標紙為保證小球每次做平拋運動初速度相同，應使小球每次為保證小球每次做平拋運動初速度相同，應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下，故從斜槽上相同的位置自由滾下，故A正確；而軌道是否光正確；而軌道是否光滑只影響平拋初速度大小，不影響每次平拋初速度都相滑只影響平拋初速度大小，不影響每次平拋初速度都相同，故同，故B錯誤軌道末端只有水平才能使拋體運動時初速錯誤軌道末端只有水平才能使拋體運

8、動時初速度方向水平，故度方向水平，故C錯誤；記錄的點多一些，用平滑曲線連錯誤；記錄的點多一些，用平滑曲線連接各點而得到運動軌跡時誤差就小一些，故接各點而得到運動軌跡時誤差就小一些，故D正確，正確，E錯綜上可知選錯綜上可知選A、D.答案答案CFAD例例2甲、乙兩同學在研究平拋運動規(guī)律的實驗中，各甲、乙兩同學在研究平拋運動規(guī)律的實驗中，各自讓鋼球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出鋼球平拋自讓鋼球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出鋼球平拋運動的軌跡運動的軌跡(1)甲同學在實驗中得到甲同學在實驗中得到A、B、C三點的坐標標記如圖實三點的坐標標記如圖實52甲所示，坐標原點為拋出點，其中甲所示，坐標原點為

9、拋出點，其中_點的位點的位置或坐標有明顯錯誤，根據(jù)你認為正確的數(shù)據(jù)計算出鋼球置或坐標有明顯錯誤，根據(jù)你認為正確的數(shù)據(jù)計算出鋼球平拋的初速度為平拋的初速度為_(g10 m/s2)(2)乙同學將斜槽軌道末端點取為坐標原點建立了坐標系并標乙同學將斜槽軌道末端點取為坐標原點建立了坐標系并標出了相應坐標數(shù)值，如圖乙所示，則鋼球的半徑為出了相應坐標數(shù)值，如圖乙所示，則鋼球的半徑為_cm.圖實圖實52答案答案(1)B1.0 m/s(2)1圖實圖實53例例3利用單擺來研究平拋物體的運利用單擺來研究平拋物體的運動，設計方案如圖實動，設計方案如圖實53所示，在所示，在懸點懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱正下方有

10、水平放置的熾熱的電熱絲絲P，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為為水平木板，已知懸線長為L，懸點到木板的距離，懸點到木板的距離OOh(hL)(1)電熱絲電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是：必須放在懸點正下方的理由是：_.(2)將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點，點，OCs，則小球做平拋運動的初速度，則小球做平拋運動的初速度v0為為_(3)在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角豎直方向的夾角，小球落點與，小

11、球落點與O點的水平距離點的水平距離s將隨之改將隨之改變，經(jīng)多次實驗，以變，經(jīng)多次實驗，以s2為縱坐標、為縱坐標、cos為橫坐標，得到如為橫坐標，得到如圖實圖實54所示圖象則當所示圖象則當30時，時，s為為_m；若懸線長若懸線長L1.0 m，懸點到木板間的距離，懸點到木板間的距離OO為為 _m.圖實圖實541下列哪些因素會使該實驗的誤差增大下列哪些因素會使該實驗的誤差增大 ()A小球與斜槽間有摩擦小球與斜槽間有摩擦B安裝斜槽時其末端切線不水平安裝斜槽時其末端切線不水平C建立坐標系時，建立坐標系時，y軸豎直軸豎直D根據(jù)曲線計算平拋運動初速度時，在曲線上取作計算根據(jù)曲線計算平拋運動初速度時，在曲線上

12、取作計算的點離原點的點離原點O較遠較遠解析：解析：只要小球是從同一位置滾下，即使小球與斜槽只要小球是從同一位置滾下，即使小球與斜槽之間有摩擦，由于每次小球滾下時摩擦的情況是相同之間有摩擦，由于每次小球滾下時摩擦的情況是相同的，所以小球平拋的初速度也是相同的斜槽末端不的，所以小球平拋的初速度也是相同的斜槽末端不水平，小球的運動就不是平拋運動水平，小球的運動就不是平拋運動y軸必須豎直，軸必須豎直，不然在不然在y軸方向的運動就不是自由落體運動取的點軸方向的運動就不是自由落體運動取的點離原點遠一些，計算更準確一些，因此應選離原點遠一些，計算更準確一些，因此應選B.答案：答案： B2.如圖實如圖實55所

13、示，在研究平拋所示，在研究平拋 運動時，小球運動時，小球A沿軌道滑下，離沿軌道滑下，離 開軌道末端開軌道末端(末端水平末端水平)時撞開輕質(zhì)時撞開輕質(zhì) 接觸式開關接觸式開關S，被電磁鐵吸住的小，被電磁鐵吸住的小 球球B同時自由下落，改變整個裝置的高度同時自由下落，改變整個裝置的高度H做同樣的實驗，做同樣的實驗， 發(fā)現(xiàn)位于同一高度的發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時落地，該實驗現(xiàn)兩球總是同時落地，該實驗現(xiàn) 象說明了象說明了A球在離開軌道后球在離開軌道后 ()圖實圖實55A水平方向的分運動是勻速直線運動水平方向的分運動是勻速直線運動B水平方向的分運動是勻加速直線運動水平方向的分運動是勻加速直線運動

14、C豎直方向的分運動是自由落體運動豎直方向的分運動是自由落體運動D豎直方向的分運動是勻速直線運動豎直方向的分運動是勻速直線運動解析：解析：該題的重要信息是：改變整個裝置的高度該題的重要信息是：改變整個裝置的高度H，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A、B兩球總是同時落地該信息源強調(diào)的是豎直兩球總是同時落地該信息源強調(diào)的是豎直方向上是自由落體運動，方向上是自由落體運動，C正確無法說明水平方向正確無法說明水平方向上是什么運動上是什么運動答案：答案：C3下面是做下面是做“研究平拋物體的運動研究平拋物體的運動”實驗的步驟實驗的步驟A將鋼球從斜槽上的某點釋放，它離開槽后在空間做將鋼球從斜槽上的某點釋放，它離開槽后在空間做平拋運動，

15、在小球運動軌跡的某處用帶孔的卡片迎接平拋運動，在小球運動軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球，使球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣，然后對小球，使球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣，然后對準孔中央在白紙上記下一點；準孔中央在白紙上記下一點；B以斜槽末端作為平拋運動的起點以斜槽末端作為平拋運動的起點O，在白紙上標出，在白紙上標出O的位置；的位置；C取下白紙，在紙上畫一條與豎直線取下白紙，在紙上畫一條與豎直線Oy垂直的水平直垂直的水平直線線Ox；D用光滑曲線把記錄小球通過的位置的若干點連接起來，用光滑曲線把記錄小球通過的位置的若干點連接起來，就得到平拋運動的軌跡，由于測定各個點時存在誤差，就得到平拋運動的軌跡，

16、由于測定各個點時存在誤差，所畫的曲線可不通過個別偏差大的點，但必須保持曲線所畫的曲線可不通過個別偏差大的點，但必須保持曲線光滑，不允許出現(xiàn)凹陷處；光滑，不允許出現(xiàn)凹陷處；E從斜槽上不同點釋放小球，用步驟從斜槽上不同點釋放小球，用步驟A的方法確定平拋軌的方法確定平拋軌跡上的其他點；跡上的其他點；F在曲線上取在曲線上取56個點個點(不必是步驟不必是步驟A測出的點測出的點)，用尺測，用尺測出每個點的坐標值出每個點的坐標值x、y，分別求出小球的初速度，然后，分別求出小球的初速度，然后取平均值就得到實驗測出的初速度；取平均值就得到實驗測出的初速度；G靠目測在紙上畫出靠目測在紙上畫出O點向下的豎直線點向下

17、的豎直線Oy；H將白紙用圖釘釘在豎直的木板上，在木板的左上角固將白紙用圖釘釘在豎直的木板上，在木板的左上角固定斜槽定斜槽(1)以上實驗步驟有錯誤或不足，需要修改的是以上實驗步驟有錯誤或不足，需要修改的是_；(2)以上實驗步驟修改后，正確的排列順序應是以上實驗步驟修改后，正確的排列順序應是_解析：解析：(1)步驟步驟B中應將小球處于斜槽末端時球心位置中應將小球處于斜槽末端時球心位置作為平拋運動的起點及坐標原點；步驟作為平拋運動的起點及坐標原點；步驟E中從相同位中從相同位置釋放小球；步驟置釋放小球；步驟G中利用重錘線畫出豎直線中利用重錘線畫出豎直線Oy.(2)HBGAECDF答案：答案：見解析見解

18、析4.4.在做在做“研究平拋物體的運動研究平拋物體的運動”的實驗的實驗 中，為了確定小球在不同時刻所通過中，為了確定小球在不同時刻所通過 的位置，實驗時用如圖實的位置，實驗時用如圖實5 56 6所示所示 的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水 平，在一塊平木板表面釘上復寫紙和白紙，并將該木板平，在一塊平木板表面釘上復寫紙和白紙，并將該木板 豎直立于緊靠槽口處使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜豎直立于緊靠槽口處使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜 止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A A；將木板向?qū)⒛景逑驁D實圖實56遠離槽口方向平移距離遠離槽

19、口方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板再向；又將木板再向遠離槽口方向平移距離遠離槽口方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡靜止釋放，再得到痕跡C.若測得木板每次移動距離均為若測得木板每次移動距離均為x10.00 cm.A、B間距離間距離y14.78 cm，B、C間距離間距離y214.58 cm.(g取取9.80 m/s2)(1)根據(jù)以上直接測量的物理量求得小球初速度為根據(jù)以上直接測量的物理量求得小球初速度為v0_(用題中所給字母表

20、示用題中所給字母表示)(2)小球初速度的測量值為小球初速度的測量值為_ m/s.5(2011蚌埠模擬蚌埠模擬)某同學采用半徑某同學采用半徑R25 cm的的1/4圓弧軌圓弧軌道做平拋運動實驗，其部分實驗裝置示意圖如圖實道做平拋運動實驗，其部分實驗裝置示意圖如圖實57所示實驗中，通過調(diào)整使出口末端所示實驗中，通過調(diào)整使出口末端B的切線水平的切線水平后，讓小球從圓弧頂端的后，讓小球從圓弧頂端的A點由靜止釋放圖乙是小球點由靜止釋放圖乙是小球做平拋運動的閃光照片，照片中的每個正方形小格的邊做平拋運動的閃光照片，照片中的每個正方形小格的邊長代表的實際長度為長代表的實際長度為4.85 cm.已知閃光頻率是已

21、知閃光頻率是10 Hz.則根則根據(jù)上述的信息可知據(jù)上述的信息可知圖實圖實57(1)小球到達軌道最低點小球到達軌道最低點B時的速度大小時的速度大小vB_m/s，小小球在球在D點時的豎直速度大小點時的豎直速度大小vDy_m/s，當?shù)氐闹禺數(shù)氐闹亓铀俣攘铀俣萭_m/s2；(2)小球在圓弧軌道上是否受到了摩擦力：小球在圓弧軌道上是否受到了摩擦力：_(填填“受受到到”、“未受到未受到”或或“條件不足，無法確定條件不足，無法確定”)答案：答案： (1)1.941.949.7(2)受到受到6.已知平拋物體運動在豎直方向做自由落已知平拋物體運動在豎直方向做自由落 體運動，在水平方向做勻速直線運動體運動，在水平方向做勻速直線運動 某同學為了測定平拋運動的初速度設某同學為了測定平拋運動的初速度設 計了如下實驗實驗裝置如圖實計了如下實驗實驗裝置如圖實58 所示實驗