1、第四讲 实验5：研究平抛物体的运动,1描出平抛物体的运动轨迹 2求出平抛物体的初速度,平抛运动可以看做是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动在直角坐标系上，它们的位移方程分别表示为xv0t、y gt2，令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，则可作出小球做平抛运动的曲线建立坐标系后，对曲线上的任一点均可求出其横坐标x、纵坐标y，用公式y gt2可求出小球从原点到该点的运动时间，再用公式xv0t则可求出小球做平抛运动的初速度,斜槽(附金属小球)木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重锤、铅笔、有孔卡片,
2、一、实验步骤 1描绘小球做平抛运动的轨迹 (1)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如下图所示 (2)用图钉把坐标纸固定在木板上，靠近斜槽竖直放好木板，安装时要用重锤线检查并调整竖直木板，使坐标纸上的竖线与重锤线重合如图所示,(3)选定斜槽末端小球球心在坐标纸上的水平投影所在的点为坐标原点O，从坐标原点O标出竖直向下的y轴和水平向右的x轴 (4)使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下由O点开始做平抛运动用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处对应的y值 (5)再使小球每次从同一位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在
3、坐标纸上记下这一点,(6)依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置 (7)取下坐标纸，根据记下的一系列位置，用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹 (8)从曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点，测出它们的坐标值,二、数据处理 2求小球平抛的初速度 (1)以O点为原点，水平方向为x轴竖直向下方向为y轴建立坐标系 (2)根据坐标，代入公式v0x/ 求出小球平抛运动的初速度，并计算其平均值,1实验中必须保持斜槽末端水平 2要用重锤线检查木板、坐标纸上的竖线是否竖直 3小球必须每次从斜槽上相同的开始位置自由滚下 4要用平滑曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大的点 5在轨迹上选点时，不要离抛出点过近，
4、并且使所选取的点之间尽量远 离,实验仪器的选择有实验中注意的问题,在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、 铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是_ A秒表 B坐标纸 C天平 D弹簧秤 E重锤线 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斜槽轨道末端可以不水平 D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 E为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来,解析： 该实验中需要确定坐标轴的y轴线并将坐标纸竖直放置，故还需要重垂线、坐标纸，故B、E. 保证小球每次平抛时速度相同，故A正确；只要每次平抛运
5、动速度相同，斜槽轨道不是必须光滑，故B错误；要保证小球做平抛运动必须使斜槽末端水平，故C错误；多记录点保证所画轨迹更真实，减小误差，故D选项正确；小球平抛运动的轨迹是抛物线，故必须沿记录的点迹画一条曲线，使尽量多的点在曲线 上，不在曲线上的点平均分布在曲线两侧，而不是连接所有点，故E错误 答案： BE AD,实验装置的安装和实验步骤,某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如下图甲所示，A是一块平面木块，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0、P1P1)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放
6、每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图乙所示,(1)实验前应对实验装置反复调节，直到_ 每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_ (2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了_ (3)在上图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹 解析： (1)研究平抛运动的规律，首要的一点是使小球沿水平方向抛出，所以实验前要反复调节斜轨，使斜轨的末端处于水平状态，并使板A水平，插槽P0P0，垂直斜轨并在斜轨末端正下方释放小球时，每次要使小球从斜轨的同一位置滑下的主要原因是为了使小球每次抛出时具有同样的水平初速度v0.,(2)实验过程中，竖直木板每次向内侧平移距
7、离d是为了让每次的小球落点不在记录纸面的竖直直线上，而在侧移了的平面上，使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离由水平方向的匀速运动研究竖直方向的运动规律,(3)小球的平抛运动轨迹如右图所示,答案： (1)使斜轨的末端处于水平状态，并使板A水平，插槽P0P0垂直斜轨并在斜轨末端正下方 使小球每次抛出时具有同样的水平初速度v0 (2)使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离 (3)见解析,对实验轨这的分析并求得初速度,某同学利用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了
8、一部分，剩余部分如图乙所示图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等完成下列填空：(重力加速度取9.8 m/s2),(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1y2|_m，|y1y3|_m，|x1x2|_m(保留两位小数) (2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为_s，小球抛出后的水平速度为_m/s(均可用根号表示) (3)已测得小球抛出前下滑的高度为0.50 m，设E1和E
9、2分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失 100%_%(保留两位有效数字),解析： (1)由图中直接读数得|y1y2|0.61 m，|y1y3|1.61 m， |x3x2|x2x1|60.100.60 m.,1安装实验装置的过程中，斜槽装置末端的切线必须是水平的，这样做的目的是( ) A保证小球运动的轨迹是一条抛物线 B保证小球飞出时的速度不太大，也不太小 C保证小球飞出时，初速度水平 D保证小球在空中运动的时间都相等 答案： C,2如右图所示是某次实验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片如果图中每个小方格的边长l表示的实际距离
10、和闪光频率f均为已知量，那么在小球的质量m、平抛的初速度大小v0、小球通过P点时的速度大小v和当地的重力加速度值g这四个未知量中，利用上述已知量和图中信息( ) A可以计算出m、v0和v B可以计算出v、v0和g C只能计算出v0和v D只能计算出v0和g,解析：,答案： B,3如下图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明_，某同学设计了如下图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则他将观察到的现象是_，这说明_,答案： 平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 球1落到光滑水平板上并击中球2 平抛
11、运动在水平方向上是匀速直线运动,4如图所示，某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，在已知判定平抛运动在竖直方向上为自由落体运动后，再来用图甲所示实验装置研究水平方向上的运动他先调整斜槽轨道使槽口末端水平，然后在方格纸(甲图中未画出方格)上建立直角坐标系xOy，将方格纸上的坐标原点O与轨道槽口末端重合，Oy轴与重垂线重合，Ox轴水平实验中使小球每次都从斜槽同一高度由静止滚下，经过一段水平轨道后抛出依次均匀下移水平挡板的位置，分别得到小球在挡板上的落点，并在方格纸上标出相应的点迹，再用平滑曲线将方格纸上的点迹连成小球的运动轨道如图乙所示已知方格边长为L，重力加速度为g.,(1)请你写出判断小球
12、水平方向上是匀速运动的方法(可依据轨迹图说明)； (2)小球平抛的初速度v0_； (3)小球竖直下落距离y与水平运动距离x的关系式为y_.,解析： (1)在轨迹上取坐标为(3L，L)、(6L,4L)、(9L,9L)的三点，分别记为A、B、C点，其纵坐标y1y2y3149，由于已研究得出小球在竖直方向是自由落体运动，因此可知从抛出到A点所用时间t1与从A点到B点所用时间t2、从B点到C点所用时间t3相等，这三点的横坐标之间的距离也相等，说明在相等时间内水平位移相等，即说明平抛运动在水平方向的运动为匀速直线运 动,答案：,5利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如下图甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OOh(hL),(1)电热丝P必须置于悬点正下方的理由是：_. (2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，OCx，则小球做平抛运动的初速度v0为_ (3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角，小球落点与O点的水平距离x将随之改变，经多次实验，以x2为纵坐标、cos 为横坐标，得到如图乙所示图象则当30时，x为_ m；若悬线长L1.0 m，悬点到木板间的距离OO为_ m.,解析：,答案：,
