在“研究平抛物体运动”的试验中,可以测出小球在抛出时的速度,试验的步骤是什么?

Question

在“研究平抛物体运动”的试验中,可以测出小球在抛出时的速度,试验的步骤是什么?

Answer 1

1)实验目的:
(a)用描迹法描出平抛物体的运动轨迹;
(b)求出平抛物体的初速度;
(2)实验原理:
(a)平抛运动可以看作是由两个分运动合成,一个是在水平方向上的匀速直线运动,其速度等于平抛物体运动的初速度,另一个是在竖直方向上的自由落体运动.
(b)在水平分运动中,运用x=v t;在竖直分运动中,运用y=1/2gt2或△y=gT2.
2.实验器材
斜槽(附挡球板和铅锤线),水准仪,小钢球,木板,竖直固定支架,刻度尺,三角板,白纸,图钉,定点用的有孔卡片,重垂,铅笔等
说明 定点用的有孔卡片的制作要求如图5—1所示,在方形硬纸上沿中间实线挖出一个孔,孔宽(A)应稍大于钢球直径,孔长(B)一般大于钢球直径.
3.实验步骤及安装调整
(1)描述平抛物体运动的轨迹:
(a)将斜槽放在桌面上,让其末端伸出桌面边缘外.借助水准仪调节末端,使槽末端切线水平,随之将其固定,如图5—2所示.
说明 如果没有水准仪,则可将钢球放于槽的末端.调节斜槽后,轻轻拨动钢球,若钢球能在任何位置平衡,说明达到要求;
(b)用图钉将白纸钉在木板上,让木板左上方靠近槽口处桌面边缘,用支架将木板竖直固定,使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行;
(c)将小球飞离斜槽末端时的球心位置水平投影到白纸上描点O,并过.沿重垂线用直尺描出竖直方向;
(d)选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q,在Q点放上挡球板;
(e)将小球从斜槽上释放,用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动,当飞行的小球顺利地穿过卡片上小孔时,在小孔靠近纸面所在处做上记号;重复该步骤,描下至少5个不同位置的对应点;
(f)把白纸从木板上取下来,将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起来,即为小球平抛运动的轨迹.
(2)求小球平抛的初速度:
(a)以.为坐标原点,用三角板在白纸上建立z0夕坐标系;
(b)在轨迹线上选取点M,并测出它的坐标值(z,y),代人公式计算水平初速度;
(c)再在曲线上选取不同点,重复步骤2(b),测量,计算水平初速度,最后求出其平均值,即为小球平抛初速度的测量值.
4.注意事项
(1)在调整安装时,应保证斜槽末端切线水平,确保钢球飞出后作平抛运动;应使木板(包括白纸)靠近槽口,竖直且与小球运动轨迹所在平面平行,确保运动小球靠近木板,但不接触木板.
(2)在实验中应使用斜槽挡球板,保证小球每次均从同一位置无初速释放.
说明:斜槽挡球板的位置应恰当,以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角.
(3)在取下白纸前,应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置0(钢球球心在图板上的水平投影点,而不是斜槽末端点的投影),如图5—3所示.确定坐标轴原点,并用重垂线过0 作竖直线,以准确确定坐标系的y轴.
(4)在轨迹曲线上选点时,应选离坐标原点稍远的点用以测量计算,这样可减小误差.