《同步人教版高中物理必修二讲义》第章 实验：研究平抛运动

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3.实验：研究平抛运动
[学习目标]　1.[科学方法]学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹．　2.[科
学方法]会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线．　3.[科学方法]会根据平抛运动
的轨迹计算平抛运动的初速度．　4.[科学探究]掌握描迹法、频闪照相法等探究
实验的常用方法．
一、实验原理
1．利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹．
2．建立坐标系，如果轨迹上各点的 y坐标与 x坐标间的关系具有 y＝ax 2
的
形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线．
3．测出轨迹上某点的坐标 x、y，据 x＝v0t、y＝gt 2
得初速度 v0＝x · .
二、实验器材
斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、
刻度尺．
三、实验步骤
方法一：描迹法
1．安装调整
(1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，使其末端伸出桌面，轨道末端
切线水平．
(2)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．如图所示：
2．建坐标系：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，利用重垂线画出过坐标原点的
竖直线作为 y轴，画出水平向右的 x轴．
3．确定小球位置
(1)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．
(2)让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描
出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点．
1
(3)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．
方法二：喷水法
如图所示，倒置的饮料瓶内装有水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其
中一根弯成水平，且加上一个很细的喷嘴．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．将它描在背后的纸上，进行分析处理．
方法三：频闪照相法
数码照相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片．将照片上
不同时刻的小球的位置连成平滑曲线便得到了小球的运动轨迹．
四、数据处理
1．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线： 在x轴上作出等距离的几个点
A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为 M1、M2、M3…用刻度尺
测量各点的坐标(x，y)．
(1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入 y＝ax2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都近似
成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线．
(2)图象法：建立 y x2坐标系，根据所测量的各个点的 x坐标值计算出对应
的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线
上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线．
2．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－1)
v0的平均值
五、误差分析
1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动．
2
2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不
准确．
3．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差．
4．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差．
5．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差．
六、注意事项
1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端的切线水平，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，若没有明显的运动倾向，斜槽末端的
切线就水平了．
2．方木板固定：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．小球释放
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．
(2)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．
4．坐标原点：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．初速度的计算：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．
【例 1】　(1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅
笔、图钉之外，下列器材中还需要的有________．
A．游标卡尺　B．秒表　C．坐标纸　D．天平　
E．弹簧测力计　F．重垂线
(2)(多选)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
B．斜槽轨道必须光滑
C．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
D．斜槽轨道末端可以不水平
(3)(多选)引起实验结果偏差较大的原因可能是________．
A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B．确定 Oy 轴时，没有用重垂线
C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D．空气阻力对小球运动有较大影响
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