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1、研研究究平平抛抛物物体体的的运运动动实验目的实验目的:1用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。2从实验轨迹求平抛物体的初速度。从实验轨迹求平抛物体的初速度。实验原理实验原理:平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标
2、坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x和和y，根据重力根据重力加速度加速度g的数值，利用公式的数值，利用公式y=1/2gt2求出小球的飞行时求出小球的飞行时间间t，再利用公式再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度，即为求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度。小球做平抛运动的初速度。斜槽斜槽(附金属小球附金属小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻、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，度尺、三角板、重锤、铅笔、有孔卡片，重锤线。重锤线。实验步骤实验步骤:1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固
3、定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直能使小球在平直轨道上的任意位置静止轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。，就表明水平已调好。2调整木板：调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行，并使木板平面与小球下落的竖直面平行.然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相
4、对位置保持不变。位置保持不变。3确定坐标原点确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球在槽口时球心球心在图板上的水平投影点在图板上的水平投影点O，O点即为坐点即为坐标原点。标原点。4描绘运动轨迹：描绘运动轨迹：让小球从斜槽上的定位器处释放让小球从斜槽上的定位器处释放,观观察小球的运动轨迹察小球的运动轨迹,并在木板的平面上用手按住卡片并在木板的平面上用手按住卡片,使使卡片上有孔的一面与小球的运动轨垂直卡片上有孔的一面与小球的运动轨垂直,调整卡片的位调整卡片的位置置,使从槽上滚下的小球使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔正好穿过卡片的孔,而不擦碰孔而不擦碰孔
5、的边缘的边缘,然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点,这就在白纸这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置.保证小球每保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同次从槽上开始滚下的位置都相同,用同样的方法用同样的方法,可找出可找出小球平抛轨迹上的一系列位置小球平抛轨迹上的一系列位置.取下白纸用平滑的曲线取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹.5计算初速度：计算初速度：以以O点为原点画出竖直向下的点为原点画出竖直向下的y轴和轴和水平向右的水平向右的x轴轴(过过O点作点作y轴的
6、垂线轴的垂线),并在曲线上选取并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点六个不同的点,用刻度尺和三角板用刻度尺和三角板测出它们的坐标测出它们的坐标x和和y，用公式用公式x=v0t和和y=1/2gt2计算出小计算出小球的初速度球的初速度v0，最后计算出最后计算出v0的平均值的平均值,并将有关数据并将有关数据记入表格内。记入表格内。注意事项注意事项:1实验中必须保实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平持通过斜槽末端点的切线水平，方木，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。平行，并使小球的运动靠
7、近图板但不接触。2小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。3坐坐标标原原点点（小小球球做做平平抛抛运运动动的的起起点点）不不是是槽槽口口的的端端点点，应应是是小小球球在在槽槽口口时时，球球的的球球心心在在木木板板上上的的水水平平投影点。投影点。4要在平抛轨道上要在平抛轨道上选取距选取距O点远些的点点远些的点来计算球的来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。初速度，这样可使结果的误差较小。1.如如图图a所示是所示是“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验装置图。的实验装置图。（1）图）图b是正确实验后的数据，其中是正确实验后的数据，其中O为抛出点，则为抛出点，
8、则此小球做平抛运动的初速度为此小球做平抛运动的初速度为_m/s。（2）在另一次实验中将白纸换成方格纸，方格边长）在另一次实验中将白纸换成方格纸，方格边长L=5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图置，如图c所示，则该小球做平抛运动的初速度为所示，则该小球做平抛运动的初速度为_m/s；B点的竖直分速度为点的竖直分速度为_m/s。O44.132.048.019.6y/cmx/cm图图b1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1101 2 3 4 5 6 7 8 910A CB图图c图图a1.61.52.02.在在做做“研研究究平平抛抛物物体体
9、的的运运动动”的的实实验验时时,为为了了确确定定小小球球在在不不同同时时刻刻所所通通过过的的位位置置,用用如如图图所所示示的的装装置置，将将一一块块平平木木板板钉钉上上复复写写纸纸和和白白纸纸,竖竖直直立立于于槽槽口口前前某某处处且且和和斜斜槽槽所所在在的的平平面面垂垂直直,使使小小球球从从斜斜槽槽上上紧紧靠靠挡挡板板处处由由静静止止滚滚下下，小小球球撞撞在在木木板板上上留留下下痕痕迹迹A；将将木木板板向向后后移移距距离离x，再再使使小小球球从从斜斜槽槽上上紧紧靠靠挡挡板板处处由由静静止止滚滚下下,小小球球撞撞在在木木板板上上留留下下痕痕迹迹B;又又将将木木板板再再向向后后移移距距离离x,小小
10、球球再再从从斜斜槽槽上上紧紧靠靠挡挡板板处处由由静静止止滚滚下下,再再得得到到痕痕迹迹C若若测测 得得 木木 板板 每每 次次 后后 移移 距距 离离 x=20.00cm,A、B间间 距距 离离y1=4.70cm,B、C间间距距离离y2=14.50cm(g取取9.80m/s2）根根据以上直接测量的物理量推导出小球据以上直接测量的物理量推导出小球初速度的计算公式为初速度的计算公式为v0=(用题中所给字母表示用题中所给字母表示)小球初速度值为小球初速度值为m/sCABx xy2y1挡板挡板222.(1)在在做做“研研究究平平抛抛物物体体的的运运动动”实实验验时时，除除了了木木板板、小小球球、斜斜槽
11、槽、铅铅笔笔、图图钉钉之之外外，下下列列器器材材中中还还需要的是需要的是 。A游游标标卡卡尺尺 B秒秒表表 C坐坐标标纸纸 D天天平平 E弹簧秤弹簧秤 F重垂线重垂线 实验中，下列说法正确的是实验中，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斜槽轨道必须光滑斜槽轨道必须光滑 C斜槽轨道末端可以不水平斜槽轨道末端可以不水平 D要要使使描描出出的的轨轨迹迹更更好好地地反反映映真真实实运运动动，记记录录的的点应适当多一些点应适当多一些 E为为了了比比较较准准确确地地描描出出小小球球运运动动的的轨轨迹迹应应该该用用一条曲线把所有的点连接起来一
12、条曲线把所有的点连接起来C FA D 17（8分分）利利用用单单摆摆验验证证小小球球平平抛抛运运动动规规律律，设设计计方方案案如如图图（a）所所示示，在在悬悬点点O正正下下方方有有水水平平放放置置的的炽炽热热的的电电热热丝丝P，当当悬悬线线摆摆至至电电热热丝丝处处时时能能轻轻易易被被烧烧断断；MN为为水水平平木木板板，已已知知悬悬线线长长为为L，悬悬点点到到木木板板的的距离距离OO h（hL）。）。（1）电热丝电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：必须放在悬点正下方的理由是：。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的小球落到木板上的C点，点，O Cs，
13、则小球则小球做平抛运动的初速度为做平抛运动的初速度为v0 。PMNCO BAO（a）v0保证小球沿水平方向抛出保证小球沿水平方向抛出（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时）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悬线与竖直方向的夹角，小球落点与，小球落点与O点的水平距点的水平距离离s将随之改变，经多次实验，以将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、为纵坐标、cos 为为横坐标，得到如图（横坐标，得到如图（b）所示图像。则当所示图像。则当 30 时，时，s为为 _m；若悬线长若悬线长L1.0m，悬点到木板间的距悬点到木板间的距离离OO为为_m。1.02.000.51.
14、0(b)s2/m2cos 解：解：由图线知，由图线知，当当 30 时，时，s2=0.26 s=0.52由机械能守恒定律由机械能守恒定律由图线得斜率由图线得斜率k=2，解得解得 h=1.5m 0.521.5PMNCO BAO（a）v012.2 图图甲甲是是一一位位同同学学在在实实验验室室中中拍拍摄摄的的小小球球作作平平抛抛运运动动的的频频闪闪照照片片的的一一部部分分，由由于于照照相相时时的的疏疏忽忽，没没有有摆摆上上背背景景方方格格板板，图图中中方方格格是是后后来来用用尺尺子子在在相相片片上上画画的的(图图中中格格子子的的竖竖直直线线是是实实验验中中重重垂垂线线的的方方向向)，每每小小格格的的边边长长均均为为5mm.为为了了补补救救这这一一过过失失，他他用用一一把把米米尺尺、两两个个三三角角板板对对小小球球的的直直径径进进行行了了测测量量，如图乙所示如图乙所示.（取重力加速度（取重力加速度g=10m/s2）则则（1）小球直径是）小球直径是_mm；（2）照相时闪光频率为照相时闪光频率为_Hz；（3）小球作平抛运动的小球作平抛运动的初速度为初速度为 m/s。甲甲单位：单位：cm 0 1 2 3乙乙20.0101.0