第四章 实验五 研究平抛运动-【衡中学案】2024年老高考物理一轮总复习（人教版）

衡中学案·2024 年度创新设计 实验五　 研究平抛运动 实验知识·自主回顾 SHI YAN ZHI SHI ZI ZHU HUI GU 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　一、实验目的 　 　 1 . 用实验的方法描绘出平抛运动的轨迹。 2 . 用实验轨道求解做平抛运动物体的初速度。 二、实验原理 使小球做平抛运动,利用描点法描绘出小球的运 动轨迹,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标 x 和 y,由公式:x = v0 t 和 y = 1 2 gt 2,解得 v0 = x g 2y 。 三、实验器材 　 　 斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图 钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 谨记部分器材用途 斜槽 使小球获得相同的水平初速度 木板和白纸 记录小球做平抛运动时的落点位置 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. 以斜槽水平部分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,用铅笔在该位置标记为一点。 用同样的方法,在小 球运动轨迹上描下若干点。 4. 将白纸从木板上取下,从 O 点开始连接画出的 若干点描绘出一条平滑的曲线,如实验原理图乙所示。 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,则应以抛 出点为坐标原点建立直角坐标系,且轨迹上各点的坐 标满足 y = ax2 的关系,且同一运动轨迹上 a 是一个特 定的值。 (2)验证方法 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,判断 a 值在误差允许的范围内是否 为一常数。 方法二:图象法 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 的值。 2. 计算平抛运动的初速度 (1)平抛运动轨迹完整(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 = v0 t, y = 1 2 gt 2,故v0 = x g 2y 。 (2)平抛运动轨迹残缺(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 = hBC - hAB g ,初速度 v0 = x t = x g hBC - hAB 。 六、误差分析 　 　 1. 斜槽末端没有调节成水平状态,导致初速度未 沿水平方向。 2. 坐标原点不够精确等。 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 小球的初速度沿水平方向。 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。 3. 为保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止释 放,可在斜槽上某一位置固定一个挡板。 4. 要在斜槽上适当高度释放小球,使它以适当的 水平初速度抛出,其轨迹由木板左上角到达右下角,这 样可以减小测量误差。 5. 坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时 球心在木板上的投影点。 6. 计算小球的初速度时,应选距抛出点稍远一些 的点为宜,以便于测量和计算。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 078 {#{QQABKQYAggggQAJAAQgCAQESCgOQkACACAoGwBAAMAAAQBNABCA=}#} 高考一轮总复习·物理·人教版 核心考点·重点突破 HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　考点一 教材原型实验 　 　 典例试做 1 (2023·河南安阳市高三调研) (1)利用如图 1 所示的实验装置研究平抛运动,需要注 意两点: ①斜槽