5.3实验：研究平抛运动-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（人教版必修2）

5.3实验：研究平抛运动 1、描绘出平抛物体的运动轨迹（重点）； 2、判断轨迹是否是抛物线； 3、求出平抛运动物体的初速度（难点） 一 实验目的 实验目的 【实验目的】 1、用描迹法画出小球平抛运动的轨迹； 2、建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标x、y；据 得初速度 【实验原理】 斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。 铁架台 斜槽 木板 白纸 小球 铅垂线 【实验器材】 1、安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持切线水平; 【实验步骤】 如何检验斜槽末端部分是否水平 ？ 若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平。（也可将小球放在斜槽末端，轻轻将其向两边各拨动一次，看其是否有明显的运动倾向）。精细的检查方法是用水平仪调整。 讨论1: 1、安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持切线水平; 2、调整木板:用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板; 实验步骤 【实验步骤】 调节木板，使重锤的吊线与木板的边线平行、与木板面平行。 怎么判断木板面是否竖直? 讨论2: 3、确定坐标轴:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O,O即为坐标原点（不是槽口端点）,再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线,即y轴，用三角板画出水平方向的x轴; O y 坐标原点（平抛起点） 【实验步骤】 5、描绘运动轨迹:上下移动接球挡板，当球撞击接球挡板时就会在坐标纸上印下相应的黑点，就记下了小球球心所对应的位置。用同样的方法,从同一位置释放小球,在小球运动路线上描下若干点,然后将这些点用平滑曲线描绘出来. 4、确定小球释放点:选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放,使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角; 【实验步骤】 （1）判断平抛运动的轨迹是不是抛物线： 如图所示，在 x 轴上作出几个等距离的点 A1、A2、A3、…，把线段OA1 的长度记为l，则 OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3、…向下作垂线， 与轨迹的交点记为M1、M2、M3、…。若轨迹是一条抛物线，则各点的 y 坐标和 x 坐标应该具有 y＝ax2的形式（a 是待定常量），用刻度尺测量某点的 x、y 两个坐标值，代入y＝ax2 求出a。再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 【数据分析】 （2）求小球平抛的初速度 v0： ①在所描绘的轨迹曲线上选取 A、B、C、D、E、F 六个不同的点，测出它们的坐标值。 中，求出小球做平抛运动 ②将各点坐标值代入 v0＝x 的初速度 v0。 ③记录各点求得的初速度，最后算出初速度 v0 的平均值 v0，并做好记录。 O y x v0 v0= = x 测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0 P（x，y） 计算初速度 实验数据处理 变式1：x、y轴都画出，抛出点（坐标原点）未画出 x y y1 y2 y1 y2 变式2： x轴或y轴画出，抛出点（坐标原点）未画出 B C A 分析与解：在运动轨迹上取相邻的两个点间的水平距离相等的点, 测出相邻两个点间的水平距离x和相邻两个点间的竖直距离y.设相等时间为 t ，由于竖直方向是加速度为g的匀加速直线运动，所以 1、应保持斜槽末端的切线水平,以使小球离开斜槽后做平抛运动。 切线水平 2、钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动 靠近坐标纸但不接触 竖直 靠近坐标纸但不接触 3、小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下(以保证重复实验时，小球做平抛运动的初速度相等) 同一位置 无初速度 【注意事项】 4、在斜槽上释放小球的高度应适当。使小球能以适当的水平速度抛出，其运动轨迹由图板左上角到右下角，这样可以充分利用坐标纸，减小测量误差。 5、小球做平抛运动的起点不是槽口的端点， 应是小球在槽口时球心在木板上的水平 投影点。 球心在木板上的水平 投影点。 6、由平抛运动方程求小球平抛的初速度时，应选取在平抛运动轨迹上离坐标原点O较远的点的坐标数据来进行计算，这样既便于测量又减小了误差。 1、安装斜槽时，其末端切线不水平。 2、建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点。 3、计算小球的速度要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可以减小相对误差。 【误差分析】 还有哪些方案描绘平抛运动的轨迹？ 方案一 ： 描迹法 【课后探究】 方案二 ： 径迹法 o x y 水平喷出的细水柱即为平抛运