高中物理必修二--5.8平抛运动实验

5.8实验：研究平抛运动实验目标1.能描出平抛运动的轨迹。2.会计算平抛物体的初速度。3.结合运动分解的知识，明确两个分运动的特点。实验思路：1、设法通过实验得到平抛运动的轨迹2、在平抛运动的轨迹上找到每隔相等的时间所达到的位置3、测量两相邻位置间的水平、竖直位移，分析这些位移的特点。思考：为什么不可以用秒表、刻度尺来测平抛运动的时间、下落的高度，由此得出平抛运动的初速度？一、描绘平抛运动的轨迹的方法方案一：描点法。即利用平抛运动演示仪，通过确定轨迹上一些点来描绘平抛运动的轨迹。视频一。方案二：描迹法。利用安装在平抛运动物体上的毛笔，把平抛运动的轨迹直接描绘出来。视频二。方案三：DVD拍摄法。利用摄像机对平抛运动的小球进行拍摄，通过处理得到小球运动一系列位置。视频三。二、实验器材:斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。铁架台斜槽木板白纸小球铅垂线挡板纸板①安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在白纸的左上角固定斜槽,并使其末端保持水平。(如何判断轨道末端水平？)②调整木板:利用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球运动的轨道平面平行且靠近,固定好木板。③建立坐标轴:把小球放在槽口处,使球心在槽口末端的正上方。用铅笔记下小球此时球心的位置在木板上的水平投影点O,O即为平抛运动的起点，也是坐标的原点。再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线,即y轴。三、实验步骤④选择小球释放点:在斜槽上合适的位置，由静止释放小球,使小球的运动轨迹大致到达白纸的右下角。并把挡板固定在该位置上。⑤描绘运动轨迹:把笔尖放在小球可能经过的位置上,从同一位置多次释放小球,不断调整笔尖的位置，直到小球运动中碰到笔尖,用铅笔在该位置画上一点,⑥重复步骤⑤，用同样的方法,在小球运动路线上描下8～10点.⑦用平滑的曲线，把各点连接起来，得到小球平抛运动的轨迹。四、注意事项1、应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触。2、小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差。坐标原点(平抛起点)3、坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口末端时，球心在木板上的水平投影点。OO′分别测出M1、M2、M3……各点的纵坐标y1、y2、y3……（即测出A1M1、A2M2，A3M3……的长度）。若在误差范围内满足：则小球的运动轨迹为抛物线。二、研究平抛运动的特点1、判断平抛运动的轨迹是抛物线方法：如图所示：在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3，…，把OA的长度记为l，则：A1、A2、A3…，各点的横坐标为：x1=l，x2=2l，x3=3l…。过A1、A2、A3，…，作x轴的垂线，与轨迹分别相交于M1、M2、M3…。（常量）cxyxyxy......3232221212、计算平抛运动的初速度⑴条件一：竖直方向、初始位置和轨迹均确定。方法：在轨迹上任取一点P，用刻度尺，测出P点的坐标x、y。利用位移公式求v0，在轨迹上取5～6个点，进行测量，分别求出v0，取平均值。txvtvxgytgty002221xxyy0Py方法：⑴把y轴与轨迹的交点作为原点0，过0点作y轴的垂线，建立x轴。⑵条件二：竖直方向、部分轨迹确定，但没有记下初始位置。如图所示TxTxvgTyy210212；X0P1P2N1N2⑶过M1、M2两点作y轴的平行线，与轨迹分别相交于P1、P2两点，再过P1、P2两点分别作x轴平行线，与y轴相交于N1、N2两点，测出0N1间的距离y1及N1N2间的距离y2。如图所示。则有：M1M2⑵在x轴上取间距相等的M1、M2两个点，0M1=M1M2=x。思考：如何确定起点的位置？(3)频闪照片：已知竖直方向，拍照频率f和照片及缩放比例k。如图所示：TvxgTy02)3(；计算式：y1y2y3y4y5方法：⑴测量：如图建立直角坐标系，分别测出小球在两次拍照时间的水平位移x和竖直位移y1、y2、y3……。并求出Δy。⑵计算：若已知闪频周期T，可确定v0和g；若g已知，可求T和v0。⑴闪光的时间间隔_____s；⑵小球平抛运动的初速度v0=_____m/s；⑶小球过A点的速率vA=______m/s。⑷抛出点的坐标是___________例题1：如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景方格的边长为5cm，g=10m/s2，并把这一部分放在图中的坐标系内，则：1.50.11.8(-5cm、0)例题2：某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动．在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节．在木板上固定一张白纸．该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：A．实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a，b，c三点，且ab＝bc＝20.00cm，如上图．B．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板与桌面的高度差h1＝h.C．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板与桌面的高度差h2＝h＋10.00(cm)．D．让钢球从斜面上的同一位置由静上滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板与桌面的高度差h3＝h＋30.00(cm)．由上述测量可粗略测出钢球的平抛初速度大小v0=____m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby＝____m/s.已知钢球的重力加速度为g＝10m/s2，空气阻力不计．2.02.5例题3：有个同学名叫马小虎，做起实验来便成了小马虎。他在做平抛物体运动的实验时，因粗心没定好原点，只画了竖直线，且只描出了平抛物体的后一部分轨迹，如图所示，依此图加一把刻度尺，如何计算出平抛物体的初速度？和平抛运动的起点位置。重力加速度为g。yy1ddy2xhyyxxxtvxgthgvtTyyvTdvgyyTgTyyPPPoPPPP00212012212212；；；，，P