内容正文:
实验五:探究平抛运动的特点
实验基础·必备
竖直
2.安装(调整)斜槽:将固定有斜槽的木板放在实验桌上,用平衡法检查斜槽末端是否 ,即将小球放在斜槽末端直轨道上,小球若能 在直轨道上的任意位置,则表明斜槽末端已调水平。
3.描绘运动轨迹:让小球在斜槽的某一 由静止滚下,并从斜槽末端飞出开始做平抛运动,小球落到倾斜的挡板上,挤压复写纸,会在白纸上留下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来,就得到小球做平抛运动的轨迹。
4.确定坐标原点及坐标轴:选定斜槽末端处小球 在白纸上的投影点为坐标原点O,从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 2.竖直:木板必须处在竖直平面内。
3.原点:坐标原点为小球在槽口时球心在木板上的投影点。
4.同一位置:小球每次都从斜槽的
由静止释放。
水平
静止
固定位置
球心
同一位置
数据
处理 1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
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。
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。
考点一
教材原型实验
实验技能·提升
【典例1】 (中等)(2026·浙江1月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中,
(1)为探究水平方向分运动特点,应选用图1中的 (选填“甲”或“乙”)装置。
解析:(1)为研究水平方向分运动特点,需要将平抛运动与匀速直线运动进行对比。故应该选装置乙。
乙
(2)采用图2所示装置进行实验。将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上,钢球落到倾斜的挡板后挤压复写纸,在白纸上留下印迹。下列说法正确的是
(多选)。
A.调节装置使背板竖直
B.调节斜槽使其末端切线水平
C.以斜槽末端在白纸上的投影点为坐标原点
D.钢球在斜槽上静止释放的高度应等间距下降
AB
解析:(2)调节装置使背板竖直,才能保证钢球落在背板上的痕迹准确反映平抛轨迹,A正确。调节斜槽末端切线水平,才能保证钢球抛出时初速度水平, B正确。坐标原点应选钢球在斜槽末端时球心的位置,而不是斜槽末端的投影点,C错误。每次释放钢球的高度应相同,保证初速度一致,不能等间距下降,D错误。
(3)如图3所示,将实验中记录的印迹用平滑曲线连接,其中抛出点为坐标原点, A点(11.0 cm,15.8 cm)是记录的印迹,B点(11.8 cm,19.6 cm)是曲线上的一点,为得到钢球的水平速度,应取 (选填“A”或“B”)点进行计算,可得水平速度v0= m/s(g取9.8 m/s2,结果保留两位有效数字)。
B
0.59
考点二
实验创新与拓展
【典例2】 (中等)学习小组利用距离传感器研究平抛运动的规律,实验装置如图1所示。某次实验得到了不同时刻小球的位置坐标图,如图2所示,其中O点为抛出点,标记为n=0,其他点依次标记为n=1,2,3,…。相邻点的时间间隔均为Δt=0.02 s。把各点用平滑的曲线连接起来就是平抛运动的轨迹图。
(1)若已知竖直方向为自由落体运动,根据轨迹图测量当地的重力加速度,则需要知道的物理量为 (单选,填下列选项字母序号),重力加速度的表达
式为g= (用所选物理量符号和题给物理量符号表示)。
A.测量第n个点到O的水平距离xn
B.测量第n个点到O的竖直距离yn
C.测量第n个点到O的距离sn
B
(2)若测出重力加速度g=9.80 m/s2,描点连线画出y-x2图线为过原点的一条直线,如图3所示,说明平抛运动的轨迹为 线。可求出平抛运动的初速度为 m/s(结果保留两位有效数字)。
抛物
0.70
感谢观看
原理装置图
操作要求
注意事项
利用图甲装置图使小球做平抛运动,利用描点法描绘出小球的运动轨迹,以抛出点为坐标原点,建立坐标系,如图乙所示,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,由公式x=v0t和y=gt2,得v0=x。
1.安装(调整)背板:将白纸放在复写纸下面,然后固定在装置背板上,并用铅垂线检查背板是否 。
1.水平:斜槽末端的切线要水平。
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,根据x=v0t,y=gt2,就可求出初速度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=,则初速度v0==x。
解析: (3)由题图3可知B点更接近曲线轨迹,所以为得到钢球的水平速度应该选B点进行计算;从原点到B点,钢球竖直方向上做自由落体运动,时间为t== s=0.2 s,所以v0== m/s=0.59 m/s。
解析:(1)测量第n个点的纵坐标yn,根据平抛运动公式yn=g(nΔt)2,
解得g=,
因此需要测量第n个点到O的竖直距离yn,故选B。
解析:(2)y-x2图线为过原点的一条直线,有y=kx2,k为定值,说明平抛运动的轨迹为抛物线。平抛运动水平方向有x=v0t,竖直方向有y=gt2,可得y=x2,可知k=,解得v0=。由图可算出k== m-1=10 m-1,联立可得v0=0.70 m/s。
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