5.4实验：研究平抛运动.doc

5.4实验：研究平抛运动的规律班级________姓名________学号_____学习目标:1．学会用实验方法描绘出平抛物体运动的轨迹。2．能根据运动轨迹分析实验数据求出平抛物体的初速度。学习重点:描绘平抛物体运动的轨迹。学习难点:根据运动轨迹求平抛物体的初速度。主要内容:一、实验原理平抛运动是以速度v0沿水平方向抛出后物体只在重力作用下加速度是重力加速度g的匀变速曲线运动。根据运动的合成与分解的知识可以将平抛运动看作是两个分运动的合运动：一个分运动是水平方向上的匀速直线运动其速度就是平抛运动的初速度v0；另一个分运动是竖直向下方向上的自由落体运动。在以抛出点0为原点的平面直角坐标系中用铅笔试碰描迹法描绘出小球做平抛运动的轨道曲线。测出曲线上某一点的坐标(x、y)利用y=1/2gt2求出运动时间t再利用公式x=v0t求出小球做平抛运动的初速度v0=x。二、实验器材斜槽金属小球木板(附竖直固定支架)坐标纸图钉刻度尺重锤线铅笔。三、实验步骤1．将斜槽放在实验桌上其末端伸出桌面外调节末端使其切线水平后固定。检查斜槽末端部分是否水平的方法：若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置小球都不滚动则可以认为斜槽末端水平(也可将小球放在斜槽末端轻轻将其向两边拨动各一次看其是否有明显的运动倾向)。精细的检查方法是用水平仪调整。2．用图钉把坐标纸钉在木板上让木板竖直固定其左上方靠近槽口用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直整个实验装置如图所示。用重锤线把木板校准到竖直方向使小球平抛的轨道平面与板面平行保证在重复实验的过程中木板与斜槽的相对位置保持不变。3．建立直角坐标系xoy：以小球做平抛运动的起点0为坐标原点从坐标原点0画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。确定坐标原点o的方法是：把小球放在槽口末端处用铅笔记下这时球的球心在坐标纸板上的水平投影点o即为坐标原点(不是槽口端点)。4．让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下由0点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地估计小球在某一x值处(如z=1cm或2cm等)的y值然后用铅笔尖指着这个位置让小球从原释放处开始滚下看是否与铅笔尖相碰如此重复数次较准确地确定小球通过的这个位置并在坐标纸上记下这一点。5．依次改变x值用与(4)同样的方法确定小球通过其他各点的位置。6．取下坐标纸用刻度尺过0点画出y轴和z轴[当第(3)步未进行时]将(4)(5)中所描出的各点用平滑曲线连接起来这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画曲线可不通过个别偏差大的点但必须保持曲线平滑不允许出现凹陷处)。7．求小球平抛的初速度v0①在所描绘的轨迹曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点[不必是步骤(4)(5)中测出的点]测出它们的坐标值。②将各点坐标值代入v0=x中求出小球做平抛运动的初速度v0最后算出v0的平均值。③实验记录：初速度v0的平均值_____________。四、注意事项（1）固定斜槽时必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平以使小球离开斜槽后做平抛运动。(2)木板必须处在竖直面内与小球运动轨迹所在的竖直平面平行使小球的运动靠近图纸但不接触。(3)在斜槽上设定位卡板使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下以保证重复实验时小球做平抛运动的初速度相等。(4)应在斜槽上适当的高度处释放小球使小球能以适当的水平速度抛出其运动轨迹由图板左上角到右下角。这样可以充分利用坐标纸减小测量误差。（5）由平抛运动方程求小球平抛的初速度时应在平抛轨迹上选取离坐标原点0较远的点的坐标数据来进行计算这样既便于测量又减小了误差。五、误差分析(1)安装斜槽时其末端切线不水平造成小球并非做平抛运动测量的数据不准确。(2)建立直角坐标系时误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实际上应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点)。(3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同使得平抛初速度不相同。基础自测：1．利用图所示装置研究平抛运动测定平抛初速时应注意：①在安装斜槽轨道时除了要使斜槽处于竖直平面内还应____________________。②本板应固定在___________板面离斜槽末端中心应_________________________。③小球每次均应从_____________________释放。④确定小球在斜槽上释放的位置的依据是要保_______________________。⑤在固定于板面的纸上需建立以O点为原点的坐标系。建立坐标系的方法是：先在纸上记录下斜槽轨道的末端p点则0点应在________________然后利用___________________