第四章 实验5 探究平抛运动的特点-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版）

实验5　探究平抛运动的特点

一、实验目的

1.用实验与理论进行探究、分析,认识平抛运动的规律。

2.用实验方法描绘出平抛物体的运动轨迹。

3.根据平抛物体的运动轨迹确定其初速度。

二、实验原理

平抛运动可看成两个分运动的合成:一个是水平方向的匀速直线运动,另一个是竖直方向的自由落体运动,则水平方向上有x=v0t,竖直方向上有y=gt2,令小球做平抛运动,利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹,建立坐标系,测量出x、y,再利用公式可得初速度v0=x。

三、实验器材

斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、铅笔、白纸、图钉、小球、刻度尺、重垂线。

四、实验步骤

1.按实验原理图甲安装实验装置,使斜槽末端水平。

2.以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。

3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点。用同样方法,在小球运动路线上描下若干点。

4.将白纸从木板上取下,从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示。

五、数据处理

1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

(1)原理:若平抛运动的轨迹是抛物线,则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后,轨迹上各点的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上a是一个特定的值。

(2)实验方法。

方法一:代入法

用刻度尺测量几个点的x、y坐标,分别代入y=ax2中求出常数a,看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数。

方法二:图像法

建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值,在y-x2坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值。

2.计算平抛运动的初速度

(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)。

在轨迹上任取一点,测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0。因x=v0t,y=gt2,故v0=x。

(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)。

如图所示,在轨迹上任取三点A、B、C,使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规律可知,A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则

Δh=hBC-hAB=gt2,所以t=,

所以初速度v0==x。

六、误差分析

1.斜槽末端没有调节成水平状态,导致初速度不水平。

2.坐标原点不够精确。

3.轨迹上的描点不准确等。

七、注意事项

1.固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度水平。

2.固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。