2019物理同步大讲堂人教必修二课件：5.3 实验：研究平抛运动2 .ppt

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1、3.实验:研究平抛运动,【实验目的】1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。3.根据平抛运动的轨迹求其初速度。,【实验原理】1.利用追踪法描点并绘出小球运动的轨迹。2.建立坐标系,如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y=ax2的形式(a是一个常量),则轨迹是一条抛物线。3.测出轨迹上某点的坐标x、y,根据x=v0t,y=gt2得初速度v0=x。,【实验器材】斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。,【实验过程】一、实验步骤1.安装调整:(1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平。,(2)用图

2、钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。如图所示:,2.建坐标系:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为y轴,画出水平向右的x轴。,3.确定小球位置:(1)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值。(2)让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。(3)用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。,4.描点得轨迹:取下坐标纸,将坐

3、标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹。,二、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线:在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3用刻度尺测量各点的坐标(x,y)。,(1)代数计算法:将某点(如M3点)的坐标(x,y)代入y=ax2求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标都近似成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线。(2)图象法:建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物

4、线。,2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式y=gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值。,【误差分析】(1)安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。(2)建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。(3)小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。,(4)确定小球运动的位置时,出现误差。(5)量取轨迹上各点的坐标时,出现误差。,【注意事项】(1)斜槽安装:实验中必

5、须调整斜槽末端切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球在平直轨道上的任意位置静止,斜槽末端的切线就水平了。(2)方木板固定:方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。,(3)小球释放。小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。(4)坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。(5)初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。,热点一实验仪器与实验操作【典例1】(1)在做“研究平抛运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器

6、材中还需要的是_。A.游标卡尺B.秒表C.坐标纸D.天平E.弹簧测力计F.重垂线,(2)(多选)实验中,下列说法正确的是()A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B.斜槽轨道必须光滑C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些D.斜槽轨道末端可以不水平,【正确解答】(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置,描绘小球的运动轨迹,需要利用重垂线确定坐标轴的y轴。故C、F是需要的。(2)使小球从斜槽上同一位置滑下,才能保证每次的轨迹相同,A正确。斜槽没必要必须光滑,只要能使小球滑出的初速度相同即可,B错误。实验中记录的点越多,轨迹越精确,C正确。斜槽末端必须水平,才能保证小球离开斜

7、槽后做平抛运动,D错误。答案:(1)C、F(2)A、C,热点二实验操作与数据处理【典例2】(2017宜昌高一检测)在“研究平抛物体的运动”的实验中:世纪金榜导学号35684010(1)为使小球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是_。,(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴,竖直线是用_来确定的。,(3)某同学建立的直角坐标系如图所示,设他在安装实验装置和其他操作时准确无误,只有一处失误,即是_。,(4)该同学在轨迹上任取一点M,测得坐标(x,y),则初速度的测量值为_,测量值比真实值要_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。,【正确解答】(1)斜槽末端水平时小球处于平衡状态,放在槽口能静止不动。(2)用重垂线来确定竖直线最准确。(3)描绘小球的运动轨迹的起始位置时应描绘球心的位置,因此坐标原点应在平抛起点的球心位置,即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。,(4)根据x=v0t,y=gt2,两式联立得:v0=x,因为坐标原点靠下,造成y值偏小,从而v0偏大。答案:(1)将小球放置在槽口处轨道上,小球能保持静止(2)重垂线(3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点(4)x偏大,