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平抛运动

平抛运动

平抛运动实验 一、实验目的: 1.用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。 2. 判断平抛运动的轨迹是否是抛物线 3.从实验轨迹求平抛物体的初速度。 二、实验原理 平抛运动可以看作是:水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。 

目录

1. 平抛运动实验

一、实验目的:

1.用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。

2. 判断平抛运动的轨迹是否是抛物线

3.从实验轨迹求平抛物体的初速度。

二、实验原理

平抛运动可以看作是:水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。

令小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立坐标系,测出曲线上的某几点的坐标x和y,利用y=ax^2,判断轨迹是否是抛物线;利用公式y=gt^2/2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v0 ,即为小球做平抛运动的初速度。

三、实验器材

斜槽、小球、木板、铁架台、白纸(可先画上坐标格)、图钉、有孔的卡片、重锤线、刻度尺、铅笔。

四、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,可用平衡法调整斜槽,即将小球放在斜槽平直部分的末端处,能使小球在平直轨道上的任意位置静止,就表明水平已调好。

2.调整木板竖直:用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向,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,固定木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变。

3.确定坐标原点O:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O,O点即为坐标原点。

4.建坐标系、描绘运动轨迹:让小球从斜槽上的定位器处释放,观察小球的运动轨迹,并在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面与小球的运动轨垂直, 调整卡片的位置,使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔,而不擦碰孔的边缘,然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点,这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置. 保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同,用同样的方法,可找出小球平抛轨迹上的一系列位置. 取下白纸,以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴(过O点作y轴的垂线),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。

5. 判断轨迹是否是抛物线。

6.计算初速度:在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点,用刻度尺测出它们的坐标x和y,用公式x=v0t和y=1/2gt^2计算出小球的初速度v0,最后计算出v0的平均值,并将有关数据记入表格内。

五、注意事项

1.实验中必须保持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的竖直平面平行,并使小球的运动靠近图板但不接触。

2.小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。

3.坐标原点(小球做平抛运动的起点)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.要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度,这样可使结果的误差较小。

2. 平抛运动公式

分析

平抛运动可视为以下两个运动的合运动:

(1)物体在水平方向上不受外力,由于惯性而做初速度不变的匀速直线运动

(2)物体在竖直方向上初速度为零,只受重力作用而做的自由落体运动。

这两个分运动各自独立,又是同时进行,具有分运动的独立性和等时性。

(3) 平抛运动的运动轨迹: ∵S=v0t,H=1/2gt^2

∴ H'=½gt²

∴其运动轨迹是被称为抛物线的曲线。

平抛

1.水平方向速度Vx=V0

2.竖直方向速度Vy=gt

3.水平方向位移x=V0t

4.竖直方向位移y=(1/2)*gt^2

5.合速度Vt=√Vx^2+Vy^2

6.合速度方向与水平夹角β: tgβ=Vy/Vx=gt/V0

7.合位移S=(x^2+ y^2)^1/2

8.位移方向与水平夹角α: tgα=Sy/Sx=gt/2V0

3. 平抛运动的分解方法

平抛运动可视为以下两个运动的合运动:

(1)物体在水平方向上不受外力,由于惯性而做初速度不变的匀速直线运动

(2)物体在竖直方向上初速度为零,只受重力作用而做的自由落体运动。

这两个分运动各自独立,又是同时进行,具有分运动的独立性和等时性。

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