2013高三复习导学案：实验5　探究平抛运动的规律.docVIP

实验五　探究平抛运动的规律 一、实验目的 1．用实验的方法描出平抛运动的轨迹． 2．根据平抛运动的轨迹求其初速度． 二、实验原理 1．用描迹法画出小球平抛运动的轨迹． 2．建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标x、y，根据x＝v0t，y＝gt2得初速度v0＝x· . 三、实验器材 斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺 四、实验步骤 1．安装调平：装带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平． 2．建坐标系：用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，沿重垂线的方向画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，过O点画出水平向右的x轴． 3．确定球位置：将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值，然后让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近利用带孔的硬纸板较准确地找出小球通过的位置，并在坐标纸上用铅笔记下该点．用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置． 4．描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹． 五、数据处理 1．计算初速度：在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C，D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，并记录在下面的表格中，已知g值，利用公式y＝gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值. A B C D E F x/mm y/mm v0＝x(m/s) v0的平均值 2.验证轨迹是抛物线：抛物线的数学表达式为y＝ax2，将某点(如B点)的坐标x、y代入上式求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标近似都成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线． 六、误差分析 1．斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动． 2．确定小球运动的位置时不准确． 3．量取轨迹上各点坐标时不准确． 七、注意事项 1．实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检查是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，将其向两边各轻轻拨动一次，看其是否有明显的运动倾向)． 2．方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直． 3．小球每次必须从斜槽上同一位置滚下． 4．坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点． 5．小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜． 6．在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度． 八、获得平抛运动轨迹的其他方法 1．喷水法如图1，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，加上一个很细的喷嘴．[直管的作用是保证A处的压强等于大气压强，使弯管喷出水的速度(平抛初速度)不受瓶内液面的影响]图1 水从喷嘴中喷出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹，将它描在背后的纸上，进行分析处理． 2．频闪照相法 用数码相机可记录下平抛运动的轨迹，如图2所示．由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要分别测量相邻两照片上小球的水平位移和竖直位移，就很容易判断平抛运动水平方向和竖直方向上的运动特点． 例1　(1)在做“探究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为不图2 正确的选项前面的字母填在横线上__________． A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须相同 C．每次必须由静止释放小球 D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 (2)某同学在做“探究平抛运动的规律”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图3所示，求出物体做平抛运动的初速度为________ m/s. 例2　(2011·安徽巢湖市第一次教学质量检测)如图4所示，在用斜槽轨道做“探究平抛运动的规律”的实验时让小球多次沿图3 同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹． 图4 (1)为了能较准确地描出运动轨迹，下面列出了一些操作要求，不正确的是(　　) A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置可以不同 C．每次必须由静止释放小球 D．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 (2)图5中A、B、C、D为某同学描绘的平抛运动轨迹上的几个点，已知方格边长为L.则小球的初速度v0