实验研究平抛运动报告.docx
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实验研究平抛运动报告
六枝实验中学物理实验报告
姓名
班级
学号
指导教师
余刚
得分
实验名称：
研究平抛运动
一.实验目的
1.描绘物体平抛运动的轨迹并判断是不是抛物线；
2.学会根据平抛运动轨迹图求出平抛的初速度。
二.实验原理
1.平抛物体的运动可以看做是两个分运动的合运动：
一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。
让小球做平抛运动，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，建立坐标系，通过y/x2的值，来判断轨迹是不是抛物线。
2.测出曲线上某一点的坐标x和y，依据重力加速度g的数值，利用公式y=（1/2）gt2求出小球的飞行时间t，再利用公式x=v0t求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度v0。
三.实验仪器
平抛实验仪、小球、重垂线、白纸、铁夹、刻度尺、铅笔、复写纸。
四.实验步骤
1.固定白纸和复写纸：
把白纸和复写纸叠放在一起（复写纸在外）平整地压到屏板上,白纸竖直边和坐标格竖直边平行,用铁夹固定好白纸,铁夹固定的位置不能让小球运动中碰到。
2.调整弧槽，使其末端保持水平：
将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，调整斜槽下的螺钉，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明斜槽平直部分的末端处已水平。
3.调整屏板面，使之在竖直平面内：
悬挂重锤线，通过底板四只调平螺栓的调整，使重锤线与屏板上的红色标线平行，从而达到屏板面与水平面竖直。
以上两步反复调整。
4.确定坐标原点O：
把小球放在槽口处，重按小球通过复写纸，就得到球心在板上的水平投影点O，O点即为坐标原点。
5.描绘运动轨迹：
从斜槽尽量高的地方释放钢球，钢球将沿着导轨凹槽滚下并被水平抛出，落在接球槽上，通过复写纸便在白纸上留下痕点。
将小球从同一高度释放多次，将接球槽逐次下降，重复上述操作，即在白纸上描得一系列钢球运动点迹。
（一般取4～6点即可）。
五.实验记录
次数
物理量
1
2
3
4
5
6
测x坐标（m）
测y坐标（m）
飞行时间t=
（s）
初速度v0=x
（m/s）
V0的平均值
曲线方程
六.数据处理
1.确定运动轨迹：
取下白纸,用平滑的曲线把记下一系列位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
2.计算初速度：
以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，并在曲线上选取ABCDEF六个不同的点（选取的点离坐标原点稍远），用刻度尺分别测出它们的坐标x和y，然后用公式v0=
（x=v0t,y=1/2gt2）计算出小球的初速度v0，并将有关数据记入表格内，最后计算出v0的平均值。
（g=10m/s2）
七.实验结论
平抛实验中小球作平抛运动轨迹是，其平抛初速度为。
八.注意事项
1.实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触．
2.小球必须每次从斜槽上同一位置滚下，即在斜槽上固定一个挡板．
3.坐标原点（小球做平抛运动起点）不是槽口的端点,应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点．
4.要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由木板左上角到达右下角，这样可以减少测量误差.
5.要保持斜槽末端切线水平.
九.误差分析
1.本实验的误差主要来源于两个方面：
①安装斜槽时，其末端切线不水平②建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点。
2.计算小球的速度要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可以减小相对误差．
3.要在上稍高的地方释放小球，使它以较大的水平速度抛出，其轨道最好由木板的左上角到右下角，这样可以减小相对误差。
十.例题讲解
、例1.平抛物体的运动规律可以概括为两点：
一是水平方向上做匀速直线运动；二是竖直方向上做自由落体运动。
为了研究平抛物体的运动，可做这样的实验：
如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动。
两球同时落到地面。
则这个实验（）
A.只能说明上述规律中的第一条B.只能说明上述规律中的第二条
C.不能说明上述规律中的任何一条D.能同时说明上述两条规律。
【解析】：
该题考查对平抛运动及其分运动的理解，同时考查探究问题的思维能力。
实验中A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球同时落地说明A球平抛运动的竖直分运动和B球相同，而不说明A球的水平分运动是匀速直线运动，所以B项正确。
A、C、D三项都不对。
故本题选择B。
例2.下列各情况中不会对实验产生误差的是（）
A.小球与槽间有摩擦B.小球飞离斜槽后受到空气的阻力
C.小球每次释放的高度不同D.小球每次飞过竖直板时与板有摩擦
E.小球每次释放时或运动过程中，竖直板与槽的相对位置明显变化
【解析】既然本实验研究的是平抛运动，当然实验必须满足平抛运动的条件，初速度v0沿水平方向，且在运动过程中只受重力的作用，这样才能保证物体能够做平抛运动，所以B、D错误；另外本实验是利用物体多次平抛分别找出轨迹上各点的，这就要求物体必须每次的运动轨迹相同且每次从同一高度释放，所以C错误；如果小球与槽间有摩擦，但只要释放高度相同，每次克服摩擦力做的功相同，初速度仍相同，故A正确；对选项E，虽然每次小球做相同的平抛运动，运动轨迹相同，但由于竖直板和槽的相对位置发生变化，使在纸上描下的点和轨迹上点的实际空间位置不对应，得出的坐标不准确，也是不对的．所以只有选项A是正确的．
例3.某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图所示的物体运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已经标出，则：
（1）小球平抛运动的初速度v0=（g=10m/s2）。
（2）开始做平抛运动的位置坐标x=，y=。
【解析】
（1）由于小球由a→b和由b→c两过程和水平位移相同，故两过程中的时间相同，设为Δt，竖直方向自由落体运动，有Δh=gt2=0.1m，可得Δt=0.1s；水平方向做匀速直线运动，则有v0=
=
m/s=2m/s．
（2）在b点竖直方向的分速度：
vyb=
=
m/s=1.5m/s．则从抛出点到b点的时间：
tb=
=
s=0.15s．
b点在水平方向离抛出点的距离：
xb=v0tb=2×0.15m=0.3m
b点在竖直方向离抛出点的距离：
yb=
gtb2=y=
×10×0.152=0.1125m
则抛出点坐标：
x=-（0.3-0.2）m=-0.1m=-10cm．y=-（0.1125-0.1）m=-0.0125m=-1.25cm．
例4.在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=（用l、g表示），其值是（取g=9.8m/s2）。
【解析】平抛运动可以看作水平方向匀速直线运动与竖直方向自由落体运动的合运动，从a、b、c、d四点在水平方向等间距（2l=2.50cm），判断出相应ab、bc、cd段时间间隔相等．设为T，那么在竖直方向上，根据匀变速直线运动相邻相同时间内位移差值是恒量（即Δs=aT2），从图中可看出：
竖直方向上有Δy=l及Δy=gT2，故l=gT2；在水平方向2l=v0T联立上两式，消去T，有v0=2
上式即为小球平抛初速度计算式，代人数据求得v0=0.70m/s．此题所用方法可用于频闪照相．
例5.试根据平抛运动原理设计测量弹丸出射初速度的实验方法，提供的器材有：
弹射器（含弹丸，如图所示），铁架台（有夹具），米尺．
（1）画出实验示意图．
（2）在安装弹射器时应注意．（3）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出）．（4）弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是。
（5）计算公式。
【解析】弹射器只有保持水平，弹出的弹丸才具有水平初速度，它的运动才是平抛运动．测下降的高度y，可利用y=
gt2求出平抛运动的时间；测出水平位移，可求水平初速度v=
。
进行多次实验取平均值以减小误差．故答案依次为：
（1）实验示意图如图示．
（2）在安装弹射器时应注意使弹射器保持水平．（3）实验中需要测量的量为弹丸下降的高度y和水平射程x。
（4）在不改变高度y的条件下进行多次实验，测量对应的水平射程x，求出平均射程
。
（5）计算公式为：
v0=
·
。
阅读:
通过实验获得平抛运动轨迹
方法1：
用水流研究平抛物体的运动
如图，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，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。
水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。
设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。
插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度不变，使其不随瓶内水面
的下降而减小。
这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。
因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。
方法2:
用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹
数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄约15帧照片。
可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。
如果用数学课上画函数图象的方格黑板做背景，就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。
方法3:
斜面、小槽、小球等实验仪器（实验室最常用的一种方法）
实验图如下：
1.将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置。
调节调平螺丝，观察重垂线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板。
2.将描迹记录纸衬垫
一张复写纸或打字蜡纸，紧贴记录面板用压纸板固定在面板上，使横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下（若用白纸，可事先用铅笔在纸上画出x、y坐标轴线），并注意使坐标原点的位置在平抛物体（钢球）的质心（即球心）离开轨道处。
3.把接球挡板拉到最上方一格的位置。
4.将定位板定在某一位置固定好。
钢球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。
5.下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。
6.再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。
7.变更定位板的位置，即可改变钢球平抛的初速度，按上述实验操作方法，便可打出另一系列迹点。
8.取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线。
如图所示。
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