1、研究平抛物体的运动1基本测量工具和测量数据（1）基本测量工具及其使用本实验仅需用毫米刻度尺测小球水平位移 x 和竖直位移 y。（2）测量数据的有效数字因为实验中取用的 g 值通常有 3 位有效数，测量长度若以米为单位，有效数字的末位应在毫米位，即有 4位有效数字。2实验条例与点拨实验目的（1）学习描绘曲线运动轨迹的方法（2）测定平抛小球的初速度，巩固对平抛运动性质的认识实验器材J2135-1 型碰撞实验器（斜槽轨道）金属小球白纸有孔卡片平木板铅笔图钉 4 枚刻度尺竖直固定木板的支架小铅锤点拨：小铅锤仅用作校准平木板是否竖直和在木板上作竖直线，不同于碰撞实验中的作用。实验原理运用平抛运动的规律：
2、水平方向 x=u0t，竖直方向 y=1/2gt2，两个分运动合成可得轨迹方程 y=gx2/2u02；可得初速 u0=x（g/2y）。实验步骤1. 用图钉把白纸钉在竖直的木板上，如图 2-50。 点拨：如果木板不铅直将影响球的飞机，可能相撞或摩擦，因此要用铅锤线校准。2. 在紧造木板的左上角固定斜槽。 点拨：固定斜槽时要使其末端切线水平，确保小球飞出作平抛运动，可将小球置于平轨部分，若球随遇平衡即可。（3）确定小球飞出时的初始位置即坐标原点 O，并过 O 用铅锤线描出 y 轴竖直方向。点拨：坐标原点（即小球做平抛运动的起点）是球在槽口时其球心在竖直纸板上的水平投影点O，如图 2-51 所示，即
3、O 点在水平槽口端点正上方 r 处。（4）把事先做好的带孔的卡片用手按在竖直木板上，调节卡片位置，使槽上滚下的小球正好从卡片孔穿过，用铅笔记下小球穿过孔时的位置，如图 2-50 所示。点拨：小球每次应在相同的适当高度从斜槽上滚下，在斜轨上释放小球不宜用手指，而要用斜槽上的球夹或挡板（如尺子），这样做重复性好，能确保每次的初速相同。（5）取下白纸，以 O 点为原点再画一条水平向右的 x 轴，（与 u0方向相同）（6）根据记下的小球穿过孔的一系列点的位置，画出平滑曲线即为小球做平抛运动轨迹。（7）在曲线上（轨迹上）选取距 O 点远些的点测出它们的坐标（x，y），填入表中来计算球的初速度，最后取平均
4、值。点拨：计算初速度不取用由卡片描的点，而重新在画出的 x 轴上由 O 起取出几个等距离的点，再由轨迹曲线测量出各点所对应的下降高度，看这些高度的比值是否近似等于 1：4：9：这样做，一是验证了平抛运动的性质，二是减少计算的麻烦和减小结果的误差。实验记录g=_米/秒 2次 数物 理 量 1 2 3 4 5 6 7 测 x 坐标（米） 测 y 坐标（米） 算飞行时间 t=（2y/g）（秒）算初速度 u0=（g/2y）x）（米/秒） 点拨（1）：小球从同一高度滑下而算出的初速度不同，引起误差的原因可能是：重做实验时竖直木板位置发生改变，使描出原点 O 发生变化。重做次数太少，描绘的点子太稀，轨迹不
5、平滑，使所选坐标点发生偏差。卡片的孔太大，每次描点坐标发生偏差。用直尺测 x，y 有误差。槽口末端未保持水平，使算出 v0偏小。实验中易混的是：y-x 轨迹图象与竖直方向的位移时间图象 y-t，如图 2-52 所示。易错的是：小球抛出的初始位置即 y-x 坐标系的原点 O 的定位。易忘的是：小球每次在相同的高度滚下，板子不能移动，忘记初始位置。点拨（2）：某同学做研究平抛物体的运动实验，只用铅笔准确地描出小球经过空间三点 A、B、C 的位置，但忘记初始位置 O，如图 2-53，他取下图纸先过 A 作平行纸边缘的 x 轴，再过 A 作 y 轴垂直，测出图中几个数据，则根据图中数据仍可求出小球的初
6、速度和小球初始位置（g 取 10 米/秒 2）根据 y=gT 2求出时间间隔 T=0.1 秒根据 x=v 0T 求出 v0=1 米/秒根据（v Ay+vBy）/2，T=0.15 和 uBy-uAy=gT 得 uAy=1 米/秒根据 y=u2Ay/（2g）得 x0=v0T=0.1 米，即 v0=1 米/秒 O 点（-0.1 米，-0.05 米）。实验结论平抛实验中小球作平抛运动轨迹是抛物线，其平抛初速度3实验变通变通（1）：某同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，预先用天平称出了小球的质量 m，试图通过实验测出小球通过斜槽轨道克服摩擦力做的功，简要方法如下：如图 2-54。用米尺测出小球释放点离
7、桌面的高度 h1和桌高 h2。测出小球离开水平槽口的水平距离 s。由动能定理：mgh 1=wf=1/2mu02。由平抛运动得：s=v 0t h2=1/2gt2。由上面三式得：w f=mgh1-（mgs 2/4h2）变通（2）：用一把卷尺比较两个同学水平抛出同一小球的作用力之比和做功之比（设球在手的时间相同）简要方法如下：用卷尺测出水平抛出小球的抛点高度 h1、h 2，球落地点离抛点的水平距离 s1、s 2即可（忽略空气阻力）。由动能定理：W 1=1/2mu12 W 2=1/2mu22 由动量定理：F 1t=mu1 F 2t=mu2 由平抛知识：u 1=s1（g/2h 1） u 2=s2（g/2
8、h 2）W 1/W 2=（s 12h2）/（s 22h1）；F 1/F2= （s 1h 2）/（ s 2h 1）变通（3）：用卷尺测玩具靶枪弹丸的水平初速度。步骤如下：1. 玩具抢水平，测其水平枪口离地的高度 h1。 测枪口到墙壁的水平距离 s。测打在墙上的弹迹离地高度 h2。计算出4.练习（1）在做“研究平衡运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？ A斜槽轨道必须光滑B斜槽水平轨道必须水平C每次要平衡摩擦力D小球每次应从斜槽同一高度释放（2）火车车厢在水平长直轨道上以速度 v 作匀速直线运动，车上有人相对车厢以 u 的速度向与列车相反的方向水平抛出一个小球。已知 vu，则：地面上的观察者看到
9、小球的运动轨迹应是图 2-56 中哪一个？车上的观察者看到小球的运动轨迹应是图 2-56 中哪一个？ （3）水平匀速飞行的飞机上自由下落的物体，则地面上的观察者摄影，应是图 2-56 中的哪一个？飞机上的观察者摄影应是图 2-56 中的哪一个？（4）图 2-57 为平抛球闪光照片，闪光频率为每秒 20 次，则由照片求出球的初速度为 A0.33m/sB1.00m/sC1.50m/sD0.38m/s（5）图 2-58 是一个用硬纸做成的大圆筒，把它安装在转速为 n 的玩具电机的轴上，然后把枪口垂直轴线对准圆筒射击弹丸，发现圆筒上留下两个弹洞，一位同学测出两弹洞所夹的圆心角 和筒直径 D，另一个同学测出两个弹洞间的弧长 l，则他们两人所求弹丸的速度 v0各为多少？（设 ，ld/2）
