3.实验:探究平抛运动的特点 必备知识 实验探究 一、实验目的 1.会描绘平抛运动的轨迹。 2.探究平抛运动竖直方向和水平方向运动的特点。 二、实验思路 [交流讨论]平抛运动是曲线运动,研究曲线运动的基本方法是什么 1.基本思路:把复杂的曲线运动分解为两个方向上相对简单的直线运动。 2.平抛运动的分解方法 由于物体是沿着水平方向抛出的,在运动过程中只受到竖直向下的重力作用,可尝试将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。 [交流讨论]根据对平抛物体的受力分析,你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想 三、实验器材 方案1:小锤、弹性金属片装置、小钢球、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺。 方案2:频闪照相机、小钢球、铅笔、刻度尺、三角板。 方案3:斜槽、小钢球、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板。 四、实验方案 方案1 分别研究水平和竖直方向分运动的规律(对比分析法) 1.探究平抛运动竖直分运动的特点 [实验步骤] (1)如图,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做平抛运动,同时B球被释放,自由下落,做自由落体运动。 (2)观察两球的运动轨迹,比较它们落地时间的先后。 (3)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验,记录实验现象。 [数据处理] 根据A球与B球落地时间的先后,得出平抛运动竖直分运动的规律。 [交流讨论] 探究平抛运动竖直分运动的特点时需要注意什么 ②调节好弹性金属片装置,确保用小锤击打弹性金属片的同时B球被释放,自由下落; ③A、B两球选择体积小、质量大,且大小、材料、质量完全相同的小球; ④确保A、B两球运动前高度相同,且落到同一水平面上。 2.探究平抛运动水平分运动的特点 [实验步骤] (1)如图,钢球在斜槽M中从某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动(实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)。 (2)钢球飞出后,落到挡板N上,在白纸上记录钢球此时的位置。 (3)上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 (4)用平滑的曲线把这些印迹连接起来,得到钢球做平抛运动的轨迹。 [数据处理] 根据平抛运动的轨迹,设法确定相等的时间间隔,再看相等的时间内水平分运动的位移,进而确定水平分运动的规律。 [交流讨论] 探究平抛运动水平分运动的特点时需要注意些什么 ②斜槽的末端必须调节水平; ③钢球必须从同一位置滚下; ④钢球应选质量大,体积小的,使记录的位置尽量准确。 方案2 利用频闪照相法研究平抛运动规律(对频闪照片的分析) (1)如图甲所示是一个小钢球做平抛运动时的频闪照片。选第一个小钢球球心为原点建立坐标系,可每3个小钢球(不计初始位置的球)取1个球测量相对应的横坐标和纵坐标,如图乙所示。 (2)根据频闪照相的特点可知,若频闪周期为T,则每相邻两球的时间间隔相等,都是T,即图中OA、AB、BC对应的时间间隔就是3T。 (3)将所测的数据填入表格,分析小钢球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。 项目 O A B C 横坐标 0 x1 x2 x3 纵坐标 0 y1 y2 y3 [数据处理] (1)水平方向:数据满足x1-0=x2-x1=x3-x2=…,则说明小钢球在水平方向做匀速直线运动。 (2)竖直方向:根据坐标计算每一段时间间隔内的位移,然后计算出相邻相等时间内的位移差,若相等,则说明小钢球在竖直方向上做匀加速直线运动,由于竖直方向小钢球只受重力作用,加速度为g。如果O点是平抛运动轨迹的初始点,则竖直方向初速度为0,小钢球在竖直方向做自由落体运动。 方案3 描迹法研究平抛运动规律 [实验步骤] (1)安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端的切线保持水平。 (2)调整木板:用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小钢球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板。 (3)确定坐标原点O:把小钢球放在槽口处,用铅笔记下球在 ... ...
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