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实验:探究平抛运动的规律
一、实验目的
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二、实验原理
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,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),那么轨迹是一条抛物线.
、y,根据x=v0t,y=gt2得初速度v0=x.
三、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
一、实验步骤
,使斜槽末端水平.
图1
,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.
,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,,在小球运动路线上描下假设干点.
,从O点开始连接画出的假设干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示.
二、数据处理
(1)原理:假设平抛运动的轨迹是抛物线,那么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
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y=ax2的关系,且同一轨迹上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,看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数.
方法二:图象法
建立y­x2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y­x2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.
(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,=v0t,y=gt2,故v0=x.
(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)
如图2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,那么Δh=hBC-hAB=gt2
图2
所以t=,
所以初速度v0==x.
三、误差分析
,未检查斜槽末端是否水平会造成系统误差.
,测量水平位移和竖直位移不准确会造成偶然误差.
四、考前须知
(将小球放在斜槽末端水平局部,假设小球静止,那么斜槽末端水平).
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,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直.
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,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.
,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.
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实验探究1 实验步骤和原理
(1)在做“研究平抛物体运动〞实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,以下器材中还需要的是________.
(2)实验中,以下说法正确的选项是________.
,记录的点应适当多一些
,应该用一条曲线把所有的点都连接起来
【解析】 (1)还需要的器材是坐标纸和重垂线,应选B、E.(2)做平抛运动的实验时,斜槽末端必须水平,,,应用平滑的曲线连点,、D正确.
【答案】 (1)BE (2)AD
实验探究2 数据处理和误差分析
在“研究平抛物体运动〞的实验中:
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(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3所示,假设他在安装实验装置和其余操作时准确无误,只有一处失误,即是________________.
图3
(4)该同学在轨迹上任取一点M,测得坐标为(x,y),那么初速度的测量值为________,测量值比真实值要________(填“偏大〞、“偏小〞或“不变〞).
【导学号:45732094】
【解析】 (1)水平时小球处处平衡,放在槽口能静止不动;(2)用重垂线确定竖直线最准确;(3)描绘的小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置,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)v0=x 偏大