平拋運動實驗

平拋運動實驗

【實驗目的】

(1)用實驗的方法描出平拋運動的軌跡．

(2)根據平拋運動的軌跡求初速度．

【實驗原理】

(1)用描跡法畫出小球平拋運動的軌跡．

(2)建立坐標系，測出軌跡上某點的坐標x、y，根據x＝v

0

t、y＝

1

2

gt2得初速度v

0

＝x

g

2y

.

【實驗器材】

斜槽、小球、方木板、鐵架臺、白紙、圖釘、鉛垂線、三角板、鉛筆及刻度尺

【實驗步驟】

(1)安裝器材與調平：將斜槽放在水平桌面上，其末端伸出桌面外，調節末端使其切線水平后固定．

檢查斜槽末端是否水平的方法：將小球放在斜槽末端水平軌道的任意位置，小球都不滾動，則可認為

斜槽末端水平．精細的檢查方法是用水平儀調整．

(2)用圖釘把坐標紙釘在木板上，讓木板豎直固定，其左上方靠近槽口，用鉛垂線檢查坐標紙上的豎線是否

豎直，整個實驗裝置如圖所示．用鉛垂線把木板校準到豎直方向，使小球平拋的軌道平面與板面平行，

保證在重復實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變．

(3)建立直角坐標系xOy：以小球做平拋運動的起點O為坐標原點，從坐標原點O畫出豎直向下的y軸

和水平向右的x軸．確定坐標原點O的方法是：把小球放在槽口末端處，用鉛筆記下這時小球的球

心在坐標紙上的水平投影點O，即為坐標原點(不是槽口端點)．

(4)確定小球位置：讓小球由斜槽的某一固定位置自由滾下，從O點開始做平拋運動．先用眼睛粗略估計

小球在某一x值處(如x＝1cm或2cm等)的y值，然后用鉛筆尖指著這個位置，讓小球從原釋放處

開始滾下，看是否與鉛筆尖相碰，如此重復數次，較準確地確定小球通過的這個位置，并在坐標紙上

記下這一點．

(5)依次改變x值，用與(4)同樣的方法確定小球通過其他各點的位置．

(6)描點畫軌跡：取下坐標紙，將(4)(5)中所描出的各點用平滑曲線連接起來，這就畫出了小球做平拋運動

的軌跡曲線(所畫曲線可不通過個別偏差較大的點，但必須保持曲線平滑，不允許出現凹陷處)．

【注意事項】

(1)固定斜槽時，必須注意使通過斜槽末端點的切線保持水平，以使小球離開斜槽后做平拋運動．

(2)木板必須處在豎直平面內，與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，使小球的運動靠近圖紙但不接觸．

(3)在斜槽上設定位卡板，使小球每次都從定位卡板所確定的同一位置由靜止開始滾下，以保證重復實驗時，

小球做平拋運動的初速度相等．

(4)應在斜槽上適當的高度處釋放小球，使小球能以適當的水平速度拋出，其運動軌跡由圖板左上角到

右下角，這樣可以充分利用坐標紙，減小測量誤差．

(5)由平拋運動方程求小球平拋的初速度時，應選取在平拋運動軌跡上離坐標原點O較遠的點的坐標

數據來進行計算，這樣既便于測量又減小了誤差．

【數據分析】

(1)判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線：

如圖所示，在x軸上作出幾個等距離的點A

1

、A

2

、A

3

、…，把線段OA

1

的長度記為l，則OA

2

＝2l，

OA

3

＝3l，由A

1

、A

2

、A

3

、…向下作垂線，與軌跡的交點記為M

1

、M

2

、M

3

、….若軌跡是一條拋物線，則

各點的y坐標和x坐標應該具有y＝ax2的形式(a是待定常量)，用刻度尺測量某點的x、y兩個坐標值，

代入y＝ax2求出a.再測量其他幾個點的x、y坐標值，代入y＝ax2，若在誤差范圍內都滿足這個關系式，

則這條曲線是一條拋物線．

(2)求小球平拋的初速度v

0

：

①所描繪的軌跡曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，測出它們的坐標值．

②將各點坐標值代入

v

0＝x

g

2y

中，求出小球做平拋運動的初速度

v

0

.

③記錄各點求得的初速度，最后算出初速度

v

0的平均值，并做好記錄．

【誤差分析】

(1)

安裝斜槽時，其末端切線不水平，造成小球并非做平拋運動，測量的數據不準確．

(2)

建立直角坐標系時，誤以斜槽末端端口位置為坐標原點

(

實應以末端端口上的小球球心位置為坐標原點

)

．

(3)

小球每次從槽上開始滾下的位置不相同，使得平拋的初速度也不相同．

(1)

在做“研究平拋運動

”

的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡．為

了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，你認為正確的是（）

A

．通過調節使斜槽的末端保持水平

B

．每次必須由靜止釋放小球

C

．固定白紙的木板必須調節成豎直

D

．每次釋放小球的位置必須不同

E

．將小球經過不同高度的位置記錄在紙上，取下紙后，用直尺將點連

成折線

(2)

某學生在做“研究平拋運動”的實驗中，忘記記下小球做平拋運動時

的起點位置，

O

為物體運動一段時間后的位置，取為坐標原點，平拋

的軌跡如圖所示，根據軌跡的坐標求出物體做平拋運動的初速度

v

0＝

___________m/s.(

取

g

＝

10m/s2)

(3)

在“研究平拋運動”實驗中，用印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長

L

＝

1.6cm

，若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的

a

、

b

、

c

、

d

所示，

則小球的平拋初速度的計算式為

v

0＝

________(

用

L

、

g

表示

)

，其值是

________

，小球在

b

點的速率為

________

．

(

取兩位有效數字，

g

＝

10m/s2)