實(shí)驗(yàn)《研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)》

《研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)》學(xué)習(xí)材料 教學(xué)目的： 1．用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡； 2．從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度. 實(shí)驗(yàn)器材： 平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器(包括支架、斜槽、圖板、鐵夾子)坐標(biāo)紙、小球、重垂線、刻度尺、鉛筆 實(shí)驗(yàn)原理： 拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看作水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。建立以拋出點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)系(取初速度V0方向?yàn)閤軸正方向，重力方向即豎直向下為y軸正方向。）,用描點(diǎn)法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，測(cè)出軌跡上某一點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y）利用公式，求出小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，再利用公式X= V0t求出初速度 實(shí)驗(yàn)步驟： 1、把平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器放在桌面上，并把坐標(biāo)紙夾在圖板上，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)器底部的螺絲,使斜槽的水平部分水平.同時(shí)，借助重垂線，通過調(diào)節(jié)底板螺絲使圖板位于豎直面上，且使坐標(biāo)紙的豎直線沿豎直方向（必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整坐標(biāo)紙位置）。 2、選定小球離開斜槽末端時(shí)所在的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，從坐標(biāo)點(diǎn)畫出豎直向下的Y軸與水平向右的X軸。 3、使小球由斜槽上的某一固定位置自由滾下，并由O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)，先用眼睛粗略地確定出小球在某一X值處的Y值，然后使小球從原來開始滑下時(shí)的位置自由滾下，在粗略確定的位置附近,用鉛筆較準(zhǔn)確地確定小球通過的位置，并在坐標(biāo)紙上記下這一點(diǎn). 4、重復(fù)步驟3確定小球通過的其它位置（每次都應(yīng)使小球從斜槽上的同一位置自由滾下) 5、取下坐標(biāo)紙，根據(jù)描出的一系列位置，用平滑曲線描出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡. 6、在軌跡上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的3個(gè)點(diǎn)A、B、C，用毫米刻度尺測(cè)出各點(diǎn)的橫坐標(biāo)X和坐標(biāo)軸Y，并記在下表中: X Y A點(diǎn) B點(diǎn) C點(diǎn) D點(diǎn) E點(diǎn) F點(diǎn) 7、利用公式，由各組測(cè)量值分別求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，最后求出V0的平均值,并記在上表中。 注意事項(xiàng): 1、應(yīng)使斜槽的水平槽的水平槽部分水平，這樣才能使小球離開斜槽時(shí)的速度沿水平方向，以確保小球做平拋運(yùn)動(dòng).檢查方法:看小球是否能靜止在水平槽末端附近的任何位置。 2、小球每次應(yīng)從斜槽上的同一位置自由滾下。這樣做才能使小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同。 小球開始滾下的位置應(yīng)適當(dāng),使其軌跡能從圖板的左上角至右下角，以減小測(cè)量過程中產(chǎn)生的誤差. 3、圖板應(yīng)處在豎直面內(nèi)，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。 4、實(shí)驗(yàn)過程中要保持儀器及坐標(biāo)紙的位置不發(fā)生改變. 5、坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球的球心在木板上的水平投影點(diǎn),即端點(diǎn)上r（小球半徑）處。 6、應(yīng)取距O點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)計(jì)算小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，以減小實(shí)驗(yàn)誤差. 思考題: 1、在實(shí)驗(yàn)過程中小球與斜槽之間的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差是否有影響? 2、描出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡后,為計(jì)算其初速度，需測(cè)量的數(shù)據(jù)有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,小球初速度的計(jì)算式V0=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 3、實(shí)驗(yàn)過程中采用由多個(gè)點(diǎn)分別得出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，進(jìn)而取它們的平均值作為測(cè)量結(jié)果，這樣做的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4、實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)使小球每次都從斜槽上的同一位置自由滾下的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，應(yīng)使水平槽部分沿水平方向的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿. 0 Y/cm 32.0 19.6 A X/cm 49.0 44.1 B 5、右圖是平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程中描出的小球運(yùn)動(dòng)軌跡及測(cè)量出的一些數(shù)據(jù),根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度(圖中O點(diǎn)為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)) ★例：某學(xué)生在“研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)中,忘記記下小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置O,A點(diǎn)為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置,右圖為小球運(yùn)動(dòng)軌跡的一部分，根據(jù)右圖中的數(shù)據(jù)求出物體做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度V0（g取10m/s2) A Y/cm 20 15 B X/cm 40 40 C 解：A點(diǎn)至B點(diǎn)及B點(diǎn)至C點(diǎn)的水平位移相等，可見A點(diǎn)至B點(diǎn)及B點(diǎn)至C點(diǎn)的時(shí)間相等（設(shè)為T） ∵平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) ∴豎直方向上兩段連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移，、之差等于（a=g) 即-= ∴ 0.25—0.15=10 解得T=0.1s 初速度 ★小球從同一高度滑下而算出的初速度不同，引起誤差的原因可能是： ①重做實(shí)驗(yàn)時(shí)坐標(biāo)紙位置發(fā)生改變,使描出的各點(diǎn)跡位置發(fā)生變化. ②重做次數(shù)太少，描繪的點(diǎn)子太稀，軌跡不平滑，使所選坐標(biāo)點(diǎn)發(fā)生偏差。 ③每次描點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)生偏差。 ④用直尺測(cè)x，y有誤差。 ⑤槽口末端未保持水平，使算出V0偏小。 - 3 -