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1、1.1.3實驗：研究平拋運動,一、實驗?zāi)康?1.用實驗的方法描出平拋運動的軌跡。 2.判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線。 3.根據(jù)平拋運動的軌跡求其初速度。 二、實驗原理 1.利用追蹤法逐點描出小球運動的軌跡。 2.建立坐標系，如果軌跡上各點的y坐標與x坐標間的關(guān)系具有yax2的形式(a是一個常量)，則軌跡是一條拋物線。,四、實驗步驟(以描跡法為例) 1.安裝調(diào)整,(1)將帶有斜槽軌道的木板固定在實驗桌上，其末端伸出桌面外，軌道末端切線水平。,圖1,(2)用圖釘將坐標紙固定于豎直木板的左上角，把木板調(diào)整到豎直位置，使板面與小球的運動軌跡所在平面平行且靠近。如圖1所示。 2.建坐標系：把小球放在槽

2、口處，用鉛筆記下小球在槽口(軌道末端)時球心所在木板上的投影點O，O點即為坐標原點，用重垂線畫出過坐標原點的豎直線，作為y軸，畫出水平向右的x軸。 3.確定小球位置 (1)將小球從斜槽上某一位置由靜止滑下，小球從軌道末端射出，先用眼睛粗略確定做平拋運動的小球經(jīng)過的某一位置。 (2)讓小球由同一位置自由滾下，在粗略確定的位置附近用鉛筆較準確地描出小球通過的位置，并在坐標紙上記下該點。 (3)用同樣的方法確定軌跡上其他各點的位置。,4.描點得軌跡：取下坐標紙，將坐標紙上記下的一系列點用平滑曲線連起來，即得到小球平拋運動軌跡。 五、數(shù)據(jù)處理 1.判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線：在x軸上作出等距離的幾

3、個點A1、A2、A3向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點記為M1、M2、M3用刻度尺測量各點的坐標(x，y)。 (1)代數(shù)計算法：將某點(如M3點)的坐標(x，y)代入yax2求出常數(shù)a，再將其他點的坐標代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對各點的坐標都近似成立，則說明所描繪得出的曲線為拋物線。,(2)圖象法：建立yx2坐標系，根據(jù)所測量的各個點的x坐標值計算出對應(yīng)的x2值，在坐標系中描點，連接各點看是否在一條直線上，若大致在一條直線上，則說明平拋運動的軌跡是拋物線。,六、誤差分析 1.安裝斜槽時，其末端切線不水平，導致小球離開斜槽后不做平拋運動產(chǎn)生誤差。 2.建立坐標系時，坐標原點的位置確定不準

4、確，導致軌跡上各點的坐標不準確產(chǎn)生誤差。 3.小球每次自由滾下時的起始位置不完全相同，導致軌跡出現(xiàn)誤差。 4.確定小球運動的位置時，出現(xiàn)誤差。 5.量取軌跡上各點的坐標時，出現(xiàn)誤差。,七、注意事項 1.斜槽安裝：實驗中必須調(diào)整斜槽末端切線水平，將小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，斜槽末端的切線就水平了。 2.方木板固定：方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時要用重垂線檢查坐標紙豎線是否豎直。 3.小球釋放 (1)小球每次必須從斜槽上同一位置滾下。 (2)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。,4.坐標原點：坐標原點不是槽

5、口的端點，而是小球出槽口時球心在木板上的投影點。 5.初速度的計算：在軌跡上選取離坐標原點O較遠的一些點來計算初速度。,八、其他方案 1.噴水法 如圖2所示，倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細管，其中一根彎成水平，且水平端加接一根更細的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細水柱，它顯示了平拋運動的軌跡，可在裝置一側(cè)豎直放置一玻璃板，將平拋運動的軌跡描在玻璃板上。,圖2,2.頻閃照相法,用數(shù)碼照相機可記錄下平拋運動的軌跡，如圖3所示。由于相鄰兩幀照片間的時間間隔是相等的，只要測量相鄰兩照片上小球的水平位移，就可以判斷平拋運動水平方向上的運動特點。,圖3,試題案例 例1 (

6、2018鄭州高一檢測)在“研究平拋物體的運動”的實驗中： (1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)小球拋出點的位置必須及時記錄在白紙上，然后從這一點畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________________來確定的。,實驗操作及原理,(3)某同學建立的直

7、角坐標系如圖4所示，設(shè)他在安裝實驗裝置和其余操作時準確無誤，只有一處失誤，即是________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)該同學在軌跡上任取一點M，測得坐標為(x，y)，則初速度的測量值為__________________，測量值比真實值要__________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。,圖4,針對訓練1 (1)在做“研究平拋運動”實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中

8、還需要的有__________。 A.游標卡尺B.秒表C.坐標紙D.天平E.彈簧測力計F.重垂線 (2)(多選)實驗中，下列說法正確的是() A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下 B.斜槽軌道必須光滑 C.要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應(yīng)適當多一些 D.斜槽軌道末端切線可以不水平,(3)(多選)引起實驗結(jié)果偏差較大的原因可能是() A.安裝斜槽時，斜槽末端切線方向不水平 B.確定Oy軸時，沒有用重垂線 C.斜槽不是絕對光滑的，有一定摩擦 D.空氣阻力對小球運動有較大影響 解析(1)實驗中需要在坐標紙上記錄小球的位置，描繪小球的運動軌跡，需要利用重垂線確定坐標軸的y軸。故C、F

9、是需要的。 (2)使小球從斜槽上同一位置滾下，才能保證每次的軌跡相同，A正確；斜槽沒必要必須光滑，只要能使小球飛出的初速度相同即可，B錯誤；實驗中記錄的點越多，軌跡越精確，C正確；斜槽末端必須水平，才能保證小球離開斜槽后做平拋運動，D錯誤。,(3)小球從斜槽末端飛出時，斜槽切線不水平，y軸方向不沿豎直方向，空氣阻力對小球運動有較大影響，都會影響小球的運動軌跡或計數(shù)點的坐標值，從而引起較大的實驗誤差，而斜槽不絕對光滑只會影響小球平拋的初速度大小，不會影響實驗結(jié)果偏差大小，故A、B、D正確。 答案(1)C、F(2)AC(3)ABD,實驗數(shù)據(jù)處理,例2 如圖5所示為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一

10、部分，圖中背景方格的邊長均為5 cm，如果g取10 m/s2，那么：,試題案例,圖5,(1)照相機的閃光頻率是________Hz； (2)小球運動中水平分速度的大小是________m/s； (3)小球經(jīng)過B點時的速度大小是________m/s。,答案(1)10(2)1.5(3)2.5,針對訓練2 某同學在做“研究平拋物體的運動”的實驗時得到了如圖6所示的物體運動軌跡，a、b、c三點的位置在運動軌跡上已經(jīng)標出，則：,(1)小球平拋運動的初速度v0________(g取10 m/s2)。 (2)開始做平拋運動的位置坐標x____________，y____________。,圖6,答案(1)

11、2 m/s(2)10 cm1.25 cm,實驗創(chuàng)新設(shè)計,試題案例 例3 如圖7所示，研究平拋運動規(guī)律的實驗裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的標尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板高度h0.420 m不變。改變小球在斜槽導軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運動的初速度v0、飛行時間t和水平位移d，記錄在表中。,(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時，小球水平位移d與其初速度v0成__________關(guān)系，與________________無關(guān)。,圖7,(3)另一位同學分析并糾正了上述偏差后，另做了這個實驗，竟發(fā)現(xiàn)測量值t依然大于自己得到的理論

12、值t理，但二者之差在37 ms之間，且初速度越大差值越小。對實驗裝置的安裝進行檢查，確認斜槽槽口與底座均水平，則導致偏差的原因是____________________________________________________________________。,解析(1)由題表中數(shù)據(jù)可知，h一定時，小球的水平位移d與初速度v0成正比關(guān)系，與時間t無關(guān)。 (2)該同學計算時重力加速度取的是10 m/s2，一般情況下應(yīng)取9.8 m/s2，從而導致約3 ms的偏差。 (3)小球直徑過大、小球飛過光電門需要時間或光電門傳感器置于槽口的內(nèi)側(cè)，使測量值大于理論值。 答案(1)正比飛行時間t (2)計

13、算時重力加速度取值(10 m/s2)大于實際值 (3)見解析,針對訓練3 如圖8所示為噴出細水流的數(shù)碼相片，照片中刻度尺的最小刻度為毫米，細水流是水平噴出的，試根據(jù)該照片研究：,圖8,(1)已知水流做平拋運動的水平分運動是勻速直線運動，找出研究其豎直分運動的方法，并證明豎直分運動是初速度為0的勻加速直線運動； (2)若取g10 m/s2，試求水流噴出的速度。 解析(1)根據(jù)水平方向是勻速運動，可以按水平方向的距離都等于2 cm選取幾個點，發(fā)現(xiàn)這幾個點恰好落在坐標紙的交點上，如(2，1)、(4，4)、(6，9)等，可見在相等的時間間隔內(nèi)，豎直方向的位移之比恰好等于135，證明平拋運動在豎直方向的分運動是初速度為0的勻加速直線運動。,答案見解析,