知识讲解 实验:研究平抛运动
研究平抛运动实验(含实验flash演示)
的变化等),分析这些因素对抛射运动的影响。
03
应用拓展
平抛运动在日常生活和工程中有广泛的应用,如炮弹弹道计算、投篮等。
未来的研究可以探索如何将平抛运动的原理应用于实际问题中,实现理
论与实践的结合。
THANKS
感谢您的观看
实验操作
STEP 02
STEP 01
安装实验装置
设定初始条件
将平抛运动实验装置安装 稳定,确保实验过程中不 会发生移动或摇晃。
STEP 03
开始实验
启动计时器,释放小球, 观察并记录小球的运动轨 迹。
设定小球初始位置、速度 等参数,确保实验条件的 一致性和可重复性。
数据记录
记录轨迹
在坐标纸上准确绘制小球的运动轨迹,标明关键 点的位置和时间。
通过实验数据分析和处理,得 出平抛运动在水平和竖直方向 上的分运动规律。
Part
02
实验步骤
实验准备
确定实验目的
明确实验的目标和研究问 题,为实验操作和数据收 集提供指导。
准备实验器材
根据实验需求,准备平抛运 动实验装置、计时器、坐标 纸等必要的实验器材。
设计实验方案
制定详细的实验步骤和操 作流程,确保实验过程有 序进行。
航空航天领域的平抛运动
1 2 3
飞行轨迹模拟
在航空航天领域,平抛运动被用于模拟飞行器的 轨迹和姿态,为飞行控制和导航提供重要依据。
火箭弹道设计
火箭弹道设计过程中,平抛运动是确定火箭发射 角度和高度的重要参考,以确保火箭能够准确命 中目标。
卫星轨道分析
卫星轨道分析中,平抛运动用于研究卫星的运动 轨迹和姿态调整,为卫星控制提供理论支持。
误差分析
01
平抛运动实验步骤及注意事项
平抛运动实验步骤及注意事项1. 实验准备平抛运动实验就像一场小小的科学派对,首先,我们得做好准备。
想象一下,咱们需要一个小球,最好是乒乓球或小橡皮球,轻巧又好玩。
然后,找一根平坦的桌子,像一片光滑的海面,这可是实验成功的关键!再来,一根尺子来测量距离,还有一个小夹子,用来固定小球。
哎呀,别忘了准备一个计时器,手机上的秒表就挺方便的,毕竟我们要精确到秒啊。
1.1 设定高度接下来,要确定咱们要从多高的地方抛球。
一般来说,桌子的边缘就不错,差不多三十到四十厘米的高度,简单又不费劲。
这样抛出去的小球可以飞得更远,让我们更好地观察它的轨迹。
哦,对了,记得量好高度,最好用尺子确认一下,不然你就可能像个无头苍蝇似的,东跑西撞,没个准儿。
1.2 测量距离好了,接下来就是测量距离了。
咱们要在地面上划一条线,距离桌边大概一米的地方。
这个距离可不是随便来,而是咱们要观测小球落地的位置哦。
用夹子固定好小球,然后调皮地把它放在边缘,准备开干了。
2. 实验过程现在,来点紧张刺激的!你准备好了吗?一声“3,2,1,放手!”小球就飞出去啦,简直像小鸟一样自由。
这时候,计时器也要随之开始,看看小球飞出后,落地的时间是多少。
要是你心里有点小紧张,没关系,大家都是第一次嘛,慢慢来。
接着,记录下每次实验的时间和小球落地的位置,像一个小侦探一样,观察每一个细节。
2.1 重复实验嘿,别以为一次就够了,科学可不止是一次性的!我们要多重复几次,每次可以略微调整小球的抛掷角度和力度。
这样你会发现,平抛运动的规律逐渐浮出水面,就像层层叠叠的彩虹,让你眼前一亮。
这可是科学的魅力呀,越深入越好玩!2.2 记录数据每次实验完毕,记得仔细记录数据。
把每次的时间和落地位置都写下来,形成一张表格,这可是未来分析的宝贵资料哦。
这样,你就能逐步得出小球的飞行距离和时间之间的关系,像个小科学家一样,越做越专业!3. 注意事项当然,实验过程中也有几点需要注意的地方,别小看哦,细节决定成败!首先,确保实验环境的安静,不然小球可能被外界因素影响,变得失控;其次,保持实验器材的干净整洁,桌面不要乱七八糟,影响结果;最后,别忘了,实验要耐心,一次不成功没关系,科学探索就是一个不断尝试的过程,就像打游戏一样,失败了再来,终究会赢的。
实验研究平抛物体的运动
实验研究平抛物体的运动平抛运动是物理学中一个经典的运动模型。
它描述的是一个物体在水平方向上以一定初速度沿着弧线运动的过程。
通过实验研究平抛物体的运动,我们可以更深入地了解平抛运动的特性和相关定律,例如平抛物体的位移、速度、加速度等。
为了研究平抛物体的运动,我们可以进行如下实验:实验材料:1.平抛物体(例如小球、飞镖等)2.水平台面3.铅垂直平台4.视频摄像机5.计时器或计数器6.尺子或标尺7.实验记录表格实验步骤:1.在水平台面上设置一个水平线作为参考线。
2.使用铅垂直平台,将平抛物体放置在参考线的上方,并以一定的角度向平台面投掷物体。
调整角度和初速度,使物体被平台面成功接住,并且在水平方向上进行平抛运动。
3.使用视频摄像机在平台面上方录制物体的运动过程。
确保摄像机的位置和角度适当,以便能够准确地观察和测量物体的运动。
4.使用计时器或计数器来记录物体的运动时间。
开始记录时间的参考点可以是物体离开投掷者手中的瞬间,或者是物体经过参考线的瞬间。
5.分析录制的视频,观察物体在平抛运动中的各个时刻的位置和速度,并记录在实验记录表格中。
6.使用尺子或标尺来测量物体在水平方向上的位移。
从物体的出发点到各个时刻的位移可以通过视频中物体在参考线上的投影的长度来测量。
7.根据物体的位移和运动时间计算物体的平均速度和加速度,并记录在实验记录表格中。
实验结果的分析和讨论:-对于相同的初始速度和角度,不同物体的运动轨迹是否一致?如果不一致,是什么原因导致的?-是否存在一个最佳的角度使物体的水平位移最大化?如何找到这个最佳角度?-物体的初速度对位移和时间的影响是怎样的?-平抛物体在飞行过程中的速度是否保持不变?如果不变,速度如何随时间变化?-平抛物体的加速度是否为零?如果不是,加速度在哪些时刻和位置发生变化?通过实验研究平抛物体的运动,可以帮助我们对平抛运动的特性和规律有更深入的理解。
实验中的数据和结果可以与理论模型进行比较,以验证和确认已知的物理定律和公式在该实验条件下的适用性。
实验分析研究平抛运动
5-4 实验 研究平抛运动一、教案目标1、知道平抛运动的条件及相应控制的方法2、知道用实验获取平抛运动轨迹的方法3、知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法4、知道测量初速度时需要测量的物理量5、会推导平抛初速度的表达式,会计算平跑运动的初速度二、教案重点:描绘平抛物体运动的轨迹。
三、教案难点: 根据运动轨迹求平抛物体的初速度。
四、问题设计:1、怎样用实验的方法获取平抛运动的轨迹?2、如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线?3、怎样计算平抛物体的初速度?五、教案方法:看书、讨论、实验研究、归纳、总结六、教案过程:1、如何判断平抛运动的轨迹是否为抛物线?假定上面的是某物体做平抛运动的轨迹,那么在X 轴上做出等距离的几个点及轨迹上对应的各点,用刻度尺测量各点的x 、y 两个坐标,带入y=ax 2,即可判断物体的轨迹是否为抛物线。
2、怎样计算平抛物体的初速度?平抛运动可以看作水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合成,则有O yx y 3在以抛出点0为原点的平面直角坐标系中,用铅笔试碰描迹法描绘出小球做平抛运动的轨道曲线。
测出曲线上某一点的坐标(x、y>,利用y=1/2gt2求出运动时间t,求出小球做平抛运动的初速度v0==x。
由此可见为了测量平抛运动的初速度,需要在实验中测量哪些物理量?3、怎样用实验的方法获取平抛运动的轨迹?方案一:⑴实验器材斜槽,金属小球,木板(附竖直固定支架>,坐标纸,图钉,刻度尺,重锤线,铅笔。
⑵实验步骤1.将斜槽放在实验桌上,其末端伸出桌面外,调节末端使其切线水平后固定。
<检查斜槽末端部分是否水平的方法:若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置,小球都不滚动,则可以认为斜槽末端水平,也可将小球放在斜槽末端,轻轻将其向两边拨动各一次,看其是否有明显的运动倾向。
精细的检查方法是用水平仪调整。
)2.用图钉把坐标纸钉在木板上,让木板竖直固定,其左上方靠近槽口,用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直,整个实验装置如图所示。
研究平抛运动实验(共6篇)
研究平抛运动实验(共6篇)以下是网友分享的关于研究平抛运动实验的资料6篇,希望对您有所帮助,就爱阅读感谢您的支持。
《实验:研究平抛运动》教案篇1实验:研究平抛运动描绘平抛运动的轨迹【方案一】平抛运动演示仪一、实验目的1.用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。
2.从实验轨迹求平抛物体的初速度。
二、实验器材斜槽,铁架台,木板,白纸,小球,图钉,铅笔,有孔的卡片,刻度尺,重锤线。
三、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。
让小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立坐标系。
测出曲线上的某一点的坐标x和y,根据重力加速度g的数值、利用公式y=gt2/2 求出小球飞行时间t,再利用公式x=vt ,求出小球做平抛运动的初速度。
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,即将小球轻放在斜槽平直部分,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:用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行。
然后把重垂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白纸上的水平投影点O,O即为坐标原点。
4.描绘运动轨迹:使小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下,可记录小球平抛轨迹上的一系列位置。
5、计算初速度: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,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。
在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点,用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。
用公式x=v0t和y=gt2/2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、保证斜槽末端的切线水平。
2、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。
高中物理:实验研究平抛运动
(4)测量其他几个点的 x、y 坐标,代入上式,看由各点坐标求 出的 a 值是否相等.如果在误差允许范围内相等,就说明该曲线 为抛物线.
2.计算平抛物体的初速度 (1)在确定坐标原点为抛出点的情况下,在轨迹曲线上任取几 点(如 A、B、C、D). (2)用刻度尺和三角板分别测出它们的坐标 x 和 y. (3)据平抛运动水平方向是匀速直线运动(x=v0t)及竖直方向 是自由落体运动y=12gt2,分别计算小球的初速度 v0,最后计算小 球初速度 v0 的平均值.
实验:研究平抛运动
|实验基础·理一理| 一、实验目的 1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹. 2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线. 3.根据平抛运动的轨迹求其初速度.
二、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=ax2 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=21gt2 得初速 度 v0=x· 2gy. 三、实验器材 斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角 板、铅笔、刻度尺.
[解析] (1)研究平抛运动时,钢球密度越大,体积越小,所 受空气阻力越小,并且记录小球通过的位置越准确,A 正确;小 球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下,可保证小球的初速 度不变,与钢球和斜槽间的摩擦无关,B 错误,C 正确;实验时 必须使斜槽末端的切线水平,以确保小球水平飞出做平抛运动,D 正确.
3.确定球的位置 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,然后 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.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.
3.实验:研究平抛运动-人教版必修2教案
实验:研究平抛运动-人教版必修2教案实验目的本实验旨在让学生通过实验观察平抛运动的规律,并了解相关理论知识。
实验器材和材料•大理石球1个•直尺1把•纸张•停表1个实验原理平抛运动是指物体在一个平面内做匀速直线运动,并在竖直方向上做匀加速运动的运动状态。
其运动方程为:x=v0t$$ y = v_{0y}t - \\frac{1}{2}gt^2 $$其中x是水平方向位移,y是竖直方向位移,v0是初速度,v0y是初速度的竖直分量,t是运动时间,g是重力加速度。
实验步骤第一步:测定小球的初速度利用直尺将小球从台阶顶端放至地面,利用停表测定小球从放置到触地的时间t,计算小球的初速度:$$ v_0 = \\frac{h}{t} $$其中ℎ为小球所在台阶的高度。
第二步:观察小球的水平运动和竖直运动用手抛出大理石球,同时使用停表计时,观察小球的运动轨迹,记录小球从抛出到触地的时间t。
利用测得的小球初始速度和运动时间,计算小球的水平位移和竖直位移。
将数据记录在纸张上。
第三步:绘制小球的运动轨迹根据测得的实验数据,绘制出小球的运动轨迹。
绘制方法如下: - 计算小球运动的最大高度:$h = \\frac{v_{0y}^2}{2g}$ - 确定每个时间点小球的位置:x=v0t,$y = v_{0y}t - \\frac{1}{2}gt^2$ - 在纸上画出小球的轨迹:首先画出小球的投掷位置和最高处,然后再根据时间点画出中间轨迹,将各点连成曲线。
实验结果分析根据实验得到的数据和运动规律,可以得出以下结论: - 小球的水平运动是匀速直线运动; - 小球的竖直运动是匀加速直线运动,运动规律符合前面所述的运动方程; - 小球在抛出后会逐渐自由落体,并在达到最高点后逐渐下落,运动轨迹为平抛曲线。
实验总结通过本实验的操作,我们更加深刻地了解了平抛运动的规律。
同时,我们也学习到了实验操作过程的重要性,需要注意物理量的测量及数据的记录,以便进行进一步的分析和研究。
5.3实验:研究平抛运动 - 学生版
5.3实验:研究平抛运动课堂讲解:一.实验目的1、能根据运动轨迹分析实验数据,求出平抛物体的初速度。
二.实验原理1、运用平抛运动的规律:水平方向:0x v t =,竖直方向:三.实验器材斜槽、小球、铁架台、方木板、重锤和细线、米尺和三角板、铅笔、坐标纸、图钉四.实验步骤1、用图钉把坐标纸钉在竖直的方木板上。
如果木板不铅直将影响球的飞行,可能相撞或摩擦,因此要用铅锤线校准。
2、在紧靠木板的左上角固定斜槽。
固定斜槽时要使其末端 ,确保小球飞出作 ,可将小球置于平轨部分,若球平衡即可。
3、确定小球飞出时的初始位置即坐标原点O ,并过O 用铅锤线描出竖直线即y 轴。
坐标原点(即小球做平抛运动的起点)是球在槽口时其球心在竖直纸板上的水平投影点O ,即O 点在水平槽口端点正上方r 处。
4、把事先做好的带孔的卡片用手按在竖直木板上,调节卡片位置,使槽上滚下的小球正好从卡片孔穿过,用铅笔记下小球穿过孔时的位置。
小球每次应在 从斜槽上由 开始滚下,在斜轨上释放小球不宜用手指,而要用斜槽上的球夹或挡板(如尺子),这样做重复性好,能确保每次的 相同。
5、取下白纸,以O 点为原点再画一条水平向右的x 轴(与υ0方向相同)。
6、根据记下小球穿过孔的一系列点的位置,画出平滑曲线即为小球做平抛运动的轨迹。
五.数据处理1、计算平抛物体的初速度:在曲线上(轨迹上)选取距O 点远些的点测出它们的坐标(x ,y ),填入表中来计算球的初速度,最后取平均值。
六.实验结论平抛实验中小球作平抛运动轨迹是 线,其平抛初速度 。
七.注意事项1、安装斜槽时,其末端切线要保证水平,否则会造成小球并非做平抛运动,测量的数据不准确。
2、建立直角坐标系时,斜槽末端端口位置并不是坐标原点(实际上应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点)。
3、小球每次从槽上开始滚下的位置应相同,使得平抛初速度相同。
八.利用水平方向等距三点求平抛运动的初速度和抛出点坐标。
步骤:课堂巩固练习:1.如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平) 时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落,改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后( )A.水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动2(多选).在探究平抛运动的规律时,可以选用下列各种装置图,以下操作合理的( )A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看A、B两球是否同时落地B.选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面C.选用装置3要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹3.在研究平抛运动实验中,为减小空气阻力对小球运动的影响,应采用( )A.实心小铁球B.空心小铁球C.实心小木球D.以上三种小球都可以4.安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是( ) A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小B.保证小球飞出时,初速度水平C.保证小球在空中运动的时间每次都相等D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线5(多选).下列哪些因素会使“探究平抛物体的运动”实验的误差增大( )A.小球与斜槽之间有摩擦B.安装斜槽时其末端不水平C.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点D.根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点O较远6(多选).数码相机大多具有摄像功能,每秒钟拍摄大约15帧照片,一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片,下列处理正确的是( ) A.只要测出相邻三照片上小球的距离,就能判断平抛运动的特点B.只要测出相邻三照片上小球的水平距离,就能判断平抛运动在水平方向上运动特点C.只要测出相邻三照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在水平方向上运动特点D.只要测出相邻三照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在竖直方向上运动特点7(多选).在做“探究平抛运动”的实验时,让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹.下面列出了一些操作要求,将正确的选项前面的字母填在横线上________.A.调节斜槽的末端保持水平B.每次释放小球的位置必须不同C.每次必须由静止释放小球D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线8.某同学做平抛物体运动的实验时,用带孔的硬纸卡来确定小球位置,如图所示,下面实验步骤正确的排列顺序是__________.A.把钢球从斜槽上的某点释放,它飞出后开始做平抛运动,在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球,使球恰从小孔中央通过,然后对准孔中央在白纸上记下一个点B.把小球放在斜槽末端,以球心位置作为平抛运动起点O,在白纸上标出O点位置C.取下白纸,在纸上画一条与竖直线Oy垂直的水平线OxD.用光滑曲线把记录到小球通过位置的若干点连接起来,得到平抛运动的轨迹E.从斜槽上相同位置释放小球,用步骤A的方法确定平抛轨迹上的其他点F.在轨迹上取几个不同的点,测出它们的坐标x和y,利用g值,求出初速度再取平均值G.利用重锤线画出竖直线OyH.把白纸用图钉固定在竖直木板上,把小球放在斜槽末端水平部分,调整到小球不滚动,再固定斜槽9.在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=1.25 cm,若小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球的初速度的计算公式为v0=__________(用L、g表示),其值是__________(取g=9.8 m/s2).10.利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图甲所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断:MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点与木板间的距离OO′=h(h>L).(1)电热丝P必须置于悬点正下方的理由是_____________________________________.(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落在木板上的C点,O′C=s,则小球做平抛运动的初速度v0为________.(3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ,小球落点与O′点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标,得到如图乙所示图象,则当θ=30°时,s为________m.11.在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x=10.00 cm,A、B间距离y1=5.02 cm,B、C间距离y2=14.82 cm.请回答以下问题(g=9.80 m/s2)(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?_______________________________________________________________________________ ______________________________________.(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=________.(用题中所给字母表示)(3)小球初速度的值为v0=________ m/s.课后作业:1(多选).在“研究平抛运动”的实验中,为了求平抛物体的初速度,需直接测的数据有() A.小球开始滚下的高度B.小球在空中飞行的时间C.运动轨迹上某点P的水平坐标D.运动轨迹上某点P的竖直坐标答案CD2(多选).(1)在做“研究平抛物体的运动”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是________.A.停表B.坐标纸C.天平D.弹簧秤E.重垂线(2)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滚下B.斜槽轨道必须光滑C.斜槽轨道末端可以不水平D.为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E.为了比较准确地找出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点都连接起来3.两个同学根据不同的实验条件,进行了“研究平抛运动”的实验:(1)甲同学采用如图甲所示的装置.用小锤击打弹性金属片,使A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤击打的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明____________________________________________________________________________________________________________________________________(2)乙同学采用如图乙所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端可看做与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等,现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出.实验可观察到的现象应是________________.仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明____________________________________________.4.在“研究平抛物体的运动”的实验中:(1)为使小球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是_______________________________________________________________________________________________________________________________.(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴,竖直线是用________来确定的.(3)某同学建立的直角坐标系如图所示,设他在安装实验装置和其余操作时准确无误,只有一处失误,即是_____________________ _______________________________________.(4)该同学在轨迹上任取一点M,测得坐标为(x,y),则初速度的测量值为________________,测量值比真实值要________________(填“偏大”、“偏小”或“不变”).5.(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点:①水平方向做匀速直线运动;②竖直方向做自由落体运动.如图所示为研究平抛运动的实验装置,现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使一个小铁球从轨道A射出,并在射出时碰到碰撞开关S,使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球,两铁球同时落到地面.这个实验()A.只能说明上述规律中的第①条B.只能说明上述规律中的第②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(2)做杂技表演的汽车从高台水平飞出,在空中运动一段时间后着地.一架相机通过多次曝光,拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片,如图所示(虚线为正方形格子).已知汽车长度为3.6 m,相邻两次曝光的时间间隔相等,第三个像是刚好着地的时刻,由照片可以推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为________m/s,高台离地面的高度为________m.(取g=10 m/s2)6. 某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初速度.在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺,让悬挂在抛出点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线上,则利用小球在刻度尺上的落点位置,就可以直观地得到小球做平抛运动的初速度.下列各图表示四位同学在刻度尺旁边分别制作出的速度标尺(图中P点为重锤的投影位置),其中可能正确的是()7.如图所示,用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”,利用该实验器,一方面能测弹簧的劲度系数,另一方面可测量小球做平抛运动的初速度.(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的________________和________________,然后由公式________________求出k的平均值.(2)使用该装置测量小球的初速度时,需要多次将弹簧的右端压到________(选填“同一”或“不同”)位置.然后分别测出小球几次飞出后的________________和________________,再由公式________________求出初速度的平均值.8.某同学利用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图乙所示.图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等.完成下列填空:(重力加速度取10 m/s2)(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3,纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1-y2|=________m,|y1-y3|=________m,|x1-x2|=________m.(保留两位小数)(2)若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动.利用(1)中读取的数据,求出小球从P1运动到P2所用的时间为________s,小球抛出后的水平速度为________m/s.9. 在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=1.25 cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示,则(1)求小球平抛运动的初速度的计算式(用L、g表示),其值是多少?(2)a点是平抛小球抛出点的位置吗?如果不是,那么抛出点的位置怎样确定?。
5.3实验:研究平抛运动
高中物理 必修二 平抛运动 王老师讲义5.3第五章曲线运动第三节 实验:研究平抛运动1、如何判断平抛运动的轨迹是否为抛物线?① 在某物体做平抛运动的轨迹曲线上,以抛出点为坐标原点建立直角坐标系。
② 那么在X 轴上做出等距离的几个点及轨迹上对应的各点,用刻度尺测量各点的x 、y 两个坐标。
③ 方法1 代数运算法: 把x y 值带入y=ax 2,求出a 的值,在误差允许的范围内是一个常数。
即可判断物体的轨迹是否为抛物线。
④ 方法2 图像法:建立y-x 2坐标系,计算出对应的y 和x 2的值,在y-x 2坐标系中描点连接各点看是否在一条直线上,该直线的斜率即为a 的值。
二、怎样计算平抛物体的初速度? 1、已知轨迹和抛出点:以抛出点为原点坐标,水平方向为x 轴,竖直向下为y 轴,建立平面直角坐标系。
用刻度尺测量出某一点的坐标x y ,根据平抛运动水平方向是匀速直线运动, 竖直方向是自由落体运动,(图1)即 x=v 0t y=21gt 2所以 v 0=tx=x h g 2Oyxy 3)2、已知轨迹和竖直轴(或水平轴)但不知抛出点:应用此种方法进行求解,要注意观察所给的几个点是否为连续相等时间,若满足此条件,则可以应用匀变速运动的基本规律Δy=gt 2求到时间t ,再根据x=v 0t 求解v 0。
例如:一个同学做“研究平抛物体运动”的实验,只在纸上记下重垂线y 的方向,忘记在纸上记下坐标原点位置,并只在坐标纸上描出平抛物体的后一部分轨迹,如图所示,依此图再加一把刻度尺,如何计算出平抛物体的初速度?方法1:在轨迹上取三点A 、B 、C ,使得x AB =x BC =Δx ,过A 、B 、C 三点做三条水平线,测出A 、B 两点间竖直距离为y 1,A 、C 两点间竖直距离为y 2,根据以上数据就可以求出v 0了。
设相邻两点间的时间间隔为t , y 2则 y 2 - y 1=gt 2①又 Δx=v 0t ②由①②解得v 0=Δx12y y g -方法1例题1 某同学在做研究平抛运动的实验时,忘记记下小球的抛出点,右图中的A 点为小球运动一段时间后的位置,他便以A 点为坐标原点,建立了水平方向和竖直方向的坐标轴,得到如图2所示的图像。
高中物理实验:探究平抛运动的特点
明理由。
解析:记录物体位置的a、b、c、d相邻两点间的水平距离均相等,为两个小格,
即水平方向上在相同时间内发生的位移相等,故物体在水平方向上做匀速直线运
动;相邻两点间的竖直距离分别为1格、2格、3格,所以在竖直方向满足“相邻
相等时间内位移差相等”,故竖直方向上做匀加速直线运动。
(1)水平方向
B
A
V0
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
(1)水平方向
B
A
V0
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
对A球B球:
y
x
因为
Fx=0
则
ax=0
所以A、B两球在水平方向上均做匀速直线运动.
(2)竖直方向
A
B
观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
m/s。
丙
3. 在用如图甲所示装置“探究平抛运动的特点”的实验中,利用斜槽和贴着
带有方格白纸的竖直板描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
【解析】
A.让小球多次从 斜槽同一 位置上滚下,在印有小方格的纸上记下小球碰
为保证小球做平抛运动,斜槽末端要水平,为
到铅笔笔尖的一系列位置,如图乙中a、b、c、d所示。
B球获得一水平初速度, A球自由下落.
(2)竖直方向
A
B
观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度, A球自由下落.
观察实验:A、B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度, A球自由下落.
(2)竖直方向
高中物理必修2-实验:研究平抛运动
实验:研究平抛运动知识集结知识元实验:研究平抛运动知识讲解一、探究平抛运动物体在竖直方向的运动规律演示实验1:平抛物体和自由落体物体从同一高度同时开始运动,可观察到它们的落地时间相等.演示实验2:2个初速度不同的平抛物体与自由落体同时从同一高度开始运动,可观察到它们的落地时间相等.结论:平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,平抛运动的落地时间与它的初速度无关.二、探究平抛运动物体在水平方向的运动规律演示实验:如图所示的装置研究平抛物体的运动.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与可看作光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D,调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等.现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两个小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出,可以看到P、Q两球相碰,只改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象.结论:在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等,这说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动.三、探究平抛物体运动规律1.实验目的(1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹.(2)用实验轨迹求解平抛运动的初速度.2.实验原理使小球做平抛运动,利用描迹法描绘小球的运动轨迹,建立直角坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,由公式:和,可得.3.实验器材(以斜槽法为例)斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.4.实验步骤(1)如图所示安装实验装置,使斜槽末端水平(小球在斜槽末端恰好静止).(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x 轴.(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法,在小球运动路线上描下若干点.(4)将白纸从木板上取下,从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示.5.实验注意事项(1)固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度水平.(2)固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放,为此,可在斜槽上某一位置固定一个挡板.(4)要在斜槽上适当高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨迹由木板左上角到达右下角,这样可以减小测量误差.(5)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.(6)计算小球的初速度时,应选距抛出点稍远一些的点为宜,以便于测量和计算.6.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)原理:若平抛运动的轨迹是抛物线,则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后,轨迹上各点的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上a是一个特定的值.(2)验证方法方法一:代入法用刻度尺测量几个点的x、y坐标,分别代入y=ax2中求出常数a,看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数.方法二:图像法建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值,在y-x2坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值.7.计算平抛运动的初速度(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点,测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0.因x=v0t,,故.(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示,在轨迹上任取三点A、B、C,使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规律可知,A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则.所以所以初速度.平抛运动的规律如图所示,以抛出点O为坐标原点,水平方向为x轴(正方向与初速度v0方向相同),以竖直方向为y轴(正方向向下),经时间t做平抛运动的质点到达P位置,速度为v.注:平抛运动的速度偏角与位移偏角的关系两偏角关系:由于tanθ=2tanα,v的反向延长线与x轴的交点为水平位移的中点.例题精讲实验:研究平抛运动例1.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图.(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线________.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛______________.(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为__________m/s.(g=9.8m/s2)(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每个格的边长L=5cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为__________m/s;B点的速度为__________m/s.(g=10m/s2)例2.回答下面有关“研究平抛运动”的实验的问题:(1)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出一些操作要求,将你认为正确选项的前面字母填在横线上:__________A.通过调节使斜槽的末端保持水平B.每次释放小球的位置必须不同C.每次必须由静止释放小球D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线(2)在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸来记录轨迹,每小格边长均为L=5cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中ABC所示,由竖直方向可知相邻两位置间的时间间隔表达式为T=____,则小球平抛初速度的表达式为v0=____,小球平抛初速度的大小为v0=__________m/s(g=10m/s2)例3.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:A.让小球多次从________位置自由滚下,在一张印有小方格的纸记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置,如右图中a、b、c、d所示.B.按图安装好器材,注意调节斜槽末端切线________,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线.C.取下白纸以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹.(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上.(2)上述实验步骤的合理顺序是_____________.(3)已知图中小方格的边长L=1.25cm,则小球平抛的初速度为v0=_____________(用L、g表示),其值是_____________(取g=9.80m/s2),小球在b点的速率_____________(保留三位有效数字).。
1_5.3 实验:研究平抛运动参考答案+详细解答
3.实验:研究平抛运动一、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=ax2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=12gt2得初速度v0=x·g2y.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.(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yx2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 =12gt 2和x =v 0t ,求出小球做平抛运动的初速度v 0,最后算出v 0的平均值.A B C D E F x /mm y /mmv 0=x g 2y /(m·s -1)v 0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.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[解析](1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置,描绘小球的运动轨迹,需要利用重垂线确定坐标轴的y 轴.故C 、F 是需要的.(2)使小球从斜槽上同一位置滚下,才能保证每次的轨迹相同,A 正确.斜槽没必要必须光滑,只要能使小球飞出的初速度相同即可,B 错误.实验中记录的点越多,轨迹越精确,C 正确.斜槽末端必须水平,才能保证小球离开斜槽后做平抛运动,D 错误.(3)小球从斜槽末端飞出时,斜槽切线不水平,y 轴方向不沿竖直方向,空气阻力对小球运动有较大影响,都会影响小球的运动轨迹或计数点的坐标值,从而引起较大的实验误差,而斜槽不绝对光滑只会影响小球平抛的初速度大小,不会影响实验结果偏差大小,故A 、B 、D 正确.[答案](1)C 、F (2)AC (3)ABD【例2】在“研究平抛物体的运动”的实验中:(1)为使小球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是___________________________________________________________________________________________________________.(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为x 轴和y 轴,竖直线是用________来确定的.(3)某同学建立的直角坐标系如图所示,设他在安装实验装置和其余操作时准确无误,只有一处失误,即是________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)该同学在轨迹上任取一点M ,测得坐标为(x ,y ),则初速度的测量值为________,测量值比真实值要________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).[解析](1)斜槽水平时小球处处平衡,放在槽口能静止不动.(2)用重锤线来确定竖直线最准确.(3)描绘小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置,因此坐标原点应在平抛起点的球心位置,即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点.(4)根据x =v 0t ,y =12gt 2,两式联立得:v 0=x g 2y ,因为坐标原点靠下,造成y 值偏小,从而v 0偏大.[答案](1)将小球放置在槽口处轨道上,小球能保持静止(2)重垂线(3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点(4)v 0=x g 2y偏大 1.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:A .让小球多次从________位置滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置.B .按图安装好器材,注意__________________,记下平抛初位置O 点和过O 点的竖直线.C .取下白纸,以O 为原点,以竖直线为y 轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹.完成上述步骤,正确的实验顺序是__________________.[解析]安装器材时,应使斜槽末端水平,以保证小球做平抛运动.实验中,每次小球应从同一位置下落,以保证每次的运动轨迹都相同.[答案]同一斜槽末端水平BAC 2.两个同学根据不同的实验条件,进行了“研究平抛运动”的实验:甲乙(1)甲同学采用如图甲所示的装置.用小锤击打弹性金属片,使A 球沿水平方向弹出,同时B 球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤击打的力度,即改变A 球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)乙同学采用如图乙所示的装置.两个相同的弧形轨道M 、N ,分别用于发射小铁球P 、Q ,其中N 的末端可看作与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C 、D ;调节电磁铁C 、D 的高度使AC =BD ,从而保证小铁球P 、Q 在轨道出口处的水平初速度v 0相等,现将小铁球P 、Q 分别吸在电磁铁C 、D 上,然后切断电源,使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出.实验可观察到的现象应是________________.仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明______________ ________________________________________________________________.[解析](1)通过对照实验,说明两球具有等时性,由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.(2)两球在水平轨道上相遇,水平方向运动情况相同,说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动.[答案](1)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动3.如图甲是研究平抛运动的实验装置图,图乙是实验后在白纸上作的图.甲乙(1)在甲图上标出O点及Ox、Oy轴,并说明这两条坐标轴是如何作出的.答:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)固定斜槽轨道时应注意使_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹,实验中应注意________.(4)计算小球平抛初速度的公式v0=________,根据图乙给出的数据,可计算出v0=________m/s.[解析](1)从O点开始作平行重垂线向下的直线为Oy轴,再垂直于Oy作Ox轴.如图所示.(2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向,应调整斜槽使底端切线沿水平方向.(3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致,要求它的初速度相同,故每次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下.(4)由于x=v0t,y=12gt2,故初速度v0=x g2y,根据图乙给出的数据,可计算出v0=1.6m/s.[答案](1)图见解析利用重垂线作Oy轴,再垂直于Oy作Ox轴(2)底端切线沿水平方向(3)每次都从同一高度处无初速度滚下(4)x g2y 1.64.某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时,将小球做平抛运动,用频闪照相机对准方格背景照相,拍摄到了如图所示的照片,已知每个小方格边长为9.8cm,当地的重力加速度为g=9.8m/s2.(1)若以拍摄的第一点为坐标原点,水平向右和竖直向下为平面直角坐标系的正方向,则没有被拍摄到的小球(在图中没有方格的区域内)位置坐标为__________[用图中格数表示坐标,比如图中标记为2的小球坐标为:(2,1)].(2)小球平抛的初速度大小为________m/s.[解析](1)根据平抛运动的特点,在水平方向上位移相等,所以相邻计数点间的水平距离相等,故水平方向的坐标为x=3×2×9.8cm=58.8cm;在竖直方向上做自由落体运动,故在相等时间内走过的位移差为一定值,所以竖直方向的坐标为y=(1+2+3)×9.8cm=58.8cm;故没有被拍摄到的小球位置坐标为(58.8,58.8).(2)根据逐差法可得Δh =gt 2得t =9.8×10-29.8s =0.1s ,在水平方向上做匀速直线运动,故v 0=x t =2×9.8×10-20.1m/s =1.96m/s.[答案](58.8,58.8) 1.965.试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案,提供的实验器材为弹射器(含弹丸,如图所示)、铁架台(带有夹具)、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)为________;(4)由于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)计算公式为___________________________.[解析]根据研究平抛运动的实验原理及平抛运动的规律,可以使弹丸做平抛运动,通过测量下落高度求出时间,再测出水平位移求出其平抛的初速度.y =12gt 2,t =2y g ,而x =v 0t ,所以v 0=x t =x g 2y .[答案](1)如图(2)保持弹射器水平(3)弹丸从弹出到落地水平位移为x ,下落高度y (4)多次实验,求平均值(5)v 0=xg 2y 6.如图所示为喷出细水流的数码相片,照片中刻度尺的最小刻度为毫米,细水流是水平喷出的,试根据该照片研究:(1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动,找出研究其竖直分运动的方法,并证明竖直分运动是自由落体运动;(2)若g =10m/s 2,试求水流喷出的速度.[解析](1)根据水平方向是匀速运动,可以按水平方向距离都等于2cm 选取几个点,发现这几个点恰好落在坐标纸的交点上,如(2,1)、(4,4)、(6,9)等,可见在相等的时间间隔内,竖直方向的位移之比恰好等于1∶3∶5,从而证明了平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动.(2)观察发现,水流在水平方向的位移是0.04m 时,竖直方向的位移也是0.04m ,根据h =12gt 2,得t =2h g =2×0.0410s =0.0894s ,则水流喷出的速度v 0=x t =0.040.0894m/s =0.447m/s .[答案](1)见解析(2)0.447m/s7.在研究“平抛运动”实验中.(1)图1是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法,坐标原点应选小球在斜槽末端时的_______.图1A.球心B.球的上端C.球的下端在此实验中,下列说法正确的是________(多选).A.斜槽轨道必须光滑B.记录的点应适当多一些C.用光滑曲线把所有的点连接起来D.y轴的方向根据重垂线确定(2)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可以判断实验操作错误的是________.图2A.释放小球时初速度不为零B.释放小球的初始位置不同C.斜槽末端切线不水平(3)下图是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是()7.(1)B BD(2)C(3)B解析(1)小球平抛运动轨迹出发点应该在斜槽末端球的上端处,所以选B.实验过程中,斜槽不一定光滑,只要能够保证小球从同一位置静止释放,即使轨道粗糙,摩擦力做功是相同的,小球离开斜槽末端的速度就是一样的,所以A错,记录点适当多一些,能够保证所描曲线更接近小球的真实轨迹,选项B正确,选项C错.y轴必须是竖直方向,即用重垂线确定,即选项D正确。
研究平抛运动的实验
研究平抛运动的实验平抛运动是物理学中的经典实验之一,通过实验可以研究物体在水平方向上的运动规律。
本文将分析和描述一个关于平抛运动的实验。
实验目的:研究物体在水平方向上的平抛运动规律,检验平抛运动公式。
实验装置和材料:1. 平抛器:一种能够以一定初速度将物体抛出的设备。
它包含一个可调节的斜面和一个可固定的抛出位置。
2. 实验材料:小球、直尺、计时器。
实验原理:平抛运动是指一个物体在仅受重力作用下在水平方向上以一定初速度抛出后的运动状态。
在水平方向上,物体做匀速直线运动;在竖直方向上,物体受重力作用而做自由落体运动。
实验步骤:1. 在平抛器上调整角度,使斜面与水平面呈一定夹角。
2. 将小球放在平抛器上的固定位置,测量小球离地面的高度h。
3. 按下计时器开始计时,并按下启动平抛器的按钮,使小球被抛出。
4. 当小球回到地面时,立即停止计时器,并记录下经过的时间t。
实验数据处理:1. 计算小球的初速度v0:根据自由落体公式,h = (g * t^2) / 2,可以得到初速度v0 = g * t。
2. 计算小球的水平位移x:由于小球在水平方向上做匀速直线运动,所以x = v0 * t。
3. 绘制v-t图和x-t图:将实验数据绘制在坐标系图上,可以观察和分析小球的运动规律。
实验注意事项:1. 在测量小球的高度h时,要使用直尺垂直地测量,避免误差。
2. 在测量时间t时,要尽量准确地按下启动按钮和停止计时器,以避免时间误差。
3. 进行多次实验,取平均值,减小误差。
实验结果和讨论:通过实验数据处理和图形分析,可以得到小球在水平方向上的运动规律。
在v-t图上可以观察到初速度v0是恒定的。
在x-t图上可以观察到小球的水平位移x随时间的平方变化。
这与平抛运动的理论公式相一致。
实验结论:通过这个实验,验证了平抛运动的运动规律。
小球在水平方向上做匀速直线运动,垂直方向上做自由落体运动。
实验结果与理论公式相符合。
实验改进:1. 提高实验的精确度,例如使用更精密的计时器和测量仪器。
实验 研究平抛运动的规律
实验 研究平抛运动的规律一、实验目的:1.描绘平抛运动的轨迹2.根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度二、实验原理:1.用喷水法、频闪照相、平抛演示仪、传感器和计算机描绘轨迹2.2102&2aT x x x vv v n n t =-=∆+=-实验方案三、实验器材:平抛演示仪、铅锤、小铁球、白纸、铅笔、刻度尺四、实验步骤:(一)安装器材1.按如图所示安装实验装置,使斜槽末端水平,把白纸固定在竖直板上。
2.以水平槽末端端口上小球球心在木板上的投影点为坐标原点O ,过O 点在白纸上画出竖直的y 轴和水平的x 轴。
(二)进行实验3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点,用同样方法,在小球运动路线上描下若干点。
4.将白纸从木板上取下,从O 点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线。
(三)处理数据5.在白纸上取点A 、B 、C ,使得x 1=x 2=x 3=x , 测量y 1、y 2、y 3。
(四)得出结论 6.计算平抛初速度v 0水平方向:x 1=x 2=x 3=x ,故O 到A 、A 到B 、B 到C 时间T 相同。
x =v 0T竖直方向:y 1:y 2:y 3=1:3:5 & y 3 - y 2=gT 2联立求解:2320y y gx v -=或竖直方向:Ty y v y 232B +=T g v y 2B ⨯= 联立求解:32204y y gx v +=x yO x 1 x 2 x 3y 3 y 2 y 1 ABC v 0v By(五)分析误差系统误差:偶然误差:实验改进课后反思:同学们试着对实验方案进行改进。
高中物理 5.3 实验:研究平抛运动课件 新人教版必修2
1.能够描出平抛运动物体的轨迹。
2.能够判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。
3.能够求出平抛运动物体的初速度。
一
二
三
四
一、实验原理
平抛运动可看作两个分运动的合成:一个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。则水平方向 x=v 0t,竖直
方向 y=
1
2, 令小球做平抛运动,
个小球从轨道A射出,并在射出时撞开碰撞开关S,使电磁铁E断电释
放它吸着的小球。
②让电磁铁E从N向M移动,调整它的位置,多次重复以上步骤。
我们看到两个小球每次都发生相碰,因此可以得出两个小球在竖
直方向的运动情况相同的结论,即平抛运动在竖直方向上的分运动
是自由落体运动。
一
二
三
四
2.轨迹研究法
描出平抛运动的轨迹,建立起水平、竖直方向的直角坐标系,通
A、B、C、D、E等点,现测得各点到A点之间的距离分别为19.6 cm、
39.8 cm、60.2 cm、79.6 cm,试根据影子的运动讨论物体在水平方
向上的运动情况。
类型一
类型二
类型三
解析:小球在地面上留下的影子的运动情况反映了物体在水平方向
的运动情况。各点到A点之间的距离即为物体在水平方向上的位移,
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用刻度尺将点连成折线
类型一
类型二
类型三
解析:通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运
动,故A正确;因为要画同一运动的轨迹,每次释放小球的位置必须
相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B错误,C正确;记
录小球经过不同高度的位置时,每次不必严格地等距离下降,故D错
实验:研究平抛运动
实验:研究平抛运动
实验原理:平抛运动就是指在无空气阻力和其他环境因素的影响下,物体空中水平匀速运动的一种运动。
物体开始时以发射运动,空中匀速直线行进,末端受到重力加速度的作用,开始下落时变为等速下落,直到称重力平衡,物体水平停止运动。
实验材料:抛球、滑行板、实验台、轨道、准直尺
实验步骤:
1. 在实验台轨道上,将滑行板安装好,在物体发射处(滑行板边缘)等高处放置一个准直尺,调整精度尺,确定精度尺与水平面之间的夹角;
2. 将抛球放置在滑行板上,确定抛球发射点;
3. 使用实验台,让抛球向前滑行;
4. 随其移动,观察准直尺指向的角度变化情况;
5. 测量抛球行程的距离;
实验结果:
1. 当抛球行进的距离越长时,抛球受到的重力作用越大,因此,抛球的行程距离越长,抛球的轨道越接近水平;
2. 抛球的最大距离与初始的发射速度有关,当发射速度更大时,抛球可以行进更远的距离;
3. 抛球的落地点与初始发射点之间保持着一致的垂直距离,即抛球落地时所落地点与发射点之间的垂直高度保持不变。
高中物理 第五章 曲线运动 第3节 实验:研究平抛运动(含解析)
第3节实验:研究平抛运动一、实验目的1.通过实验进一步明确平抛物体的运动是竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动的合运动。
2.学会利用平抛物体的运动轨迹来计算物体的初速度和寻找抛点。
二、实验构想利用实验室的器材装配图所示的装置,小钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做平抛运动。
每次都使小钢球在斜槽上同一位置滚下,小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的,设法用铅笔描出小钢球经过的位置。
通过多次实验,在竖直白纸上记录小钢球所经过的多个位置,连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹。
三、实验器材小钢球、斜槽轨道、木板及竖直固定支架、坐标纸、图钉、重垂线、铅笔、三角板、刻度尺。
四、实验步骤1.安装斜槽轨道,使其末端保持水平。
2.固定木板上的坐标纸,使木板保持竖直状态,小球的运动轨迹与板面平行,坐标纸方格横线呈水平方向。
3.以小钢球在斜槽末端时,球心在木板上的水平投影为坐标原点沿重垂线画出y轴。
4.将小球从斜槽上的适当高度由静止释放,用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置。
5.重复步骤4,在坐标纸上记录多个位置。
6.在坐标纸上作出x轴,用平滑的曲线连接各个记录点,得到平抛运动的轨迹。
五、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A3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)图像法:建立yx2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 =12gt 2和x =v 0t ,求出小球做平抛运动的初速度v 0,最后算出v 0的平均值。
知识讲解 实验:研究平抛运动
实验:研究平抛运动【学习目标】1. 用实验与理论进行探究、分析,认识平抛运动的规律;2. 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹;3. 根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度;4. 理解实验探究的意义,学会构思实验方案,组织实验器材,完成实验探究或者是验证,并会分析实验现象获得实验结论。
【要点梳理】要点一、探究平抛运动规律的思路1.物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用,且具有水平的初速度,即恒定的重力与初速度方向垂直,平抛运动是曲线运动。
因为平抛运动的物体在水平方向不受力的作用,在竖直方向上只受到恒定的重力作用。
因此可将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个直线运动。
2.分析在这两个方向上物体的受力情况,结合初始条件,运用牛顿第二定律推测在这两个方向上物体分别做什么运动。
如:在水平方向上物体不受力,应该以平抛的初速度做匀速直线运动;在竖直方向物体只受重力,且初速度为零,应该做自由落体运动。
3.设计实验,分别验证物体在这两个方向上的运动是否和猜想一致。
要点二、探究平抛运动规律的实验方法实验方法即应该怎样验证物体在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,现介绍两种方法——对比实验法和描迹论证法。
一、对比实验法对比实验法即将平抛运动和自由落体同时进行,对比试验;将平抛运动和水平方向上的匀速运动对比试验。
(1)创设一个情景,让物体做平抛运动的同时,另一个物体以相同的初速度在水平面上做匀速直线运动,并且使两个物体运动的初始位置在同一竖直线上。
若两个物体在运动过程始终在同一条竖直线上,或者平抛运动的物体恰好和匀速直线运动的物体相遇,便可以说明平抛运动的物体在水平方向的运动和匀速直线运动一样,是匀速直线运动,否则便不是。
(2)创设一个情景,让物体做平抛运动的同时,另一个物体从同一位置做自由落体运动。
若两个物体在运动过程始终在同一条水平线上,或者平抛运动的物体恰好和自由落体运动的物体同时落地,便可以说明平抛运动的物体在竖直方向的运动和自由落体运动一样,是自由落体运动,否则便不是。
研究平抛运动的内容
研究平抛运动的内容平抛运动是物理学中的基本概念之一,它描述了一个物体在水平方向上以一定的初速度从一定高度上抛出后,只受到重力作用下的运动轨迹。
本文将从三个方面来解析平抛运动的基本原理、运动规律以及实际应用。
一、平抛运动的基本原理平抛运动的基本原理可以归结为两个方面:惯性和重力。
首先是惯性,即物体在水平方向上的运动不受任何外力的影响,保持匀速直线运动;其次是重力,即物体受到的重力作用使其在垂直方向上做加速下落。
二、平抛运动的运动规律1. 运动轨迹:平抛运动的轨迹是一个抛物线,其形状取决于初速度的大小和抛出角度的高低。
当初速度较大且抛出角度较小时,抛物线的形状扁平;当初速度较小且抛出角度较大时,抛物线的形状较陡峭。
2. 水平速度:平抛运动的水平速度是一个恒定值,即物体在水平方向上保持匀速直线运动。
水平速度的大小等于初速度乘以cosθ,其中θ为抛出角度。
3. 垂直速度:平抛运动的垂直速度在运动过程中会发生变化。
当物体刚被抛出时,垂直速度为最大值,等于初速度的sinθ;当物体到达最高点时,垂直速度为0;当物体下落时,垂直速度逐渐增大,直到抵达地面时,垂直速度恢复为最大值。
4. 飞行时间和最大高度:平抛运动的飞行时间和最大高度与初速度和抛出角度有关。
飞行时间可由水平速度和水平位移之间的关系得出,最大高度则可通过垂直速度和垂直位移之间的关系计算得出。
三、平抛运动的实际应用平抛运动在现实生活中有着广泛的应用。
以下是几个常见的例子:1. 投掷运动:投掷运动中,人们通过调整力的大小和方向来控制物体的初速度和抛出角度,从而实现投掷物体的目标。
2. 炮弹射击:炮弹射击也是一种平抛运动。
炮手通过调整炮弹的初速度和射击角度,以及考虑风力和重力等因素,来实现精确的射击目标。
3. 火箭发射:火箭发射也是一种平抛运动。
在火箭发射过程中,通过调整推进剂的喷射速度和发射角度,使火箭能够脱离地球引力并进入预定轨道。
总结:平抛运动是物理学中的基本概念之一,它描述了物体在水平方向上以一定的初速度从一定高度上抛出后,只受到重力作用下的运动轨迹。
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实验:研究平抛运动【学习目标】1. 用实验与理论进行探究、分析,认识平抛运动的规律;2. 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹;3. 根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度;4. 理解实验探究的意义,学会构思实验方案,组织实验器材,完成实验探究或者是验证,并会分析实验现象获得实验结论。
【要点梳理】要点一、探究平抛运动规律的思路1.物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用,且具有水平的初速度,即恒定的重力与初速度方向垂直,平抛运动是曲线运动。
因为平抛运动的物体在水平方向不受力的作用,在竖直方向上只受到恒定的重力作用。
因此可将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个直线运动。
2.分析在这两个方向上物体的受力情况,结合初始条件,运用牛顿第二定律推测在这两个方向上物体分别做什么运动。
如:在水平方向上物体不受力,应该以平抛的初速度做匀速直线运动;在竖直方向物体只受重力,且初速度为零,应该做自由落体运动。
3.设计实验,分别验证物体在这两个方向上的运动是否和猜想一致。
要点二、探究平抛运动规律的实验方法实验方法即应该怎样验证物体在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,现介绍两种方法——对比实验法和描迹论证法。
一、对比实验法对比实验法即将平抛运动和自由落体同时进行,对比试验;将平抛运动和水平方向上的匀速运动对比试验。
(1)创设一个情景,让物体做平抛运动的同时,另一个物体以相同的初速度在水平面上做匀速直线运动,并且使两个物体运动的初始位置在同一竖直线上。
若两个物体在运动过程始终在同一条竖直线上,或者平抛运动的物体恰好和匀速直线运动的物体相遇,便可以说明平抛运动的物体在水平方向的运动和匀速直线运动一样,是匀速直线运动,否则便不是。
(2)创设一个情景,让物体做平抛运动的同时,另一个物体从同一位置做自由落体运动。
若两个物体在运动过程始终在同一条水平线上,或者平抛运动的物体恰好和自由落体运动的物体同时落地,便可以说明平抛运动的物体在竖直方向的运动和自由落体运动一样,是自由落体运动,否则便不是。
二、描迹探究法因为物体在不同方向上的分运动具有同时性,只要研究物体在两个方向上的位移关系——弄清物体的运动轨迹,适当的引进时间参数,便可以由一个方向的运动推知另一个方向的运动。
(1)描出平抛物体运动的轨迹(2)研究水平运动和竖直运动的相互关系,印证猜想是否正确。
要点三、根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度1.实验原理平抛物体的运动,可以看作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,因而物体在任意时刻t 的坐标x 和y 可以用下列公式求出:x=v 0t ①从①和②消去t ,得2202g y x v因此平抛物体的运动轨迹为一抛物线。
平抛物体运动轨迹上任一点的位置均可用水平位移x 和竖直位移y 来确定。
反过来,已知平抛运动的轨迹,我们就可以求得轨迹上任一点的水平位移x 和竖直位移y ,再根据公式21y=2gt 求出平抛物体的飞行时间2yt=g,继而利用公式x=v 0t 求出物体做平抛运动的初速度。
2.实验操作(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,即将小球轻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: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)确定坐标系: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(O 点不是槽口的端点)。
用铅笔记录在白纸上。
用重锤线确定Y 轴。
(4)描绘运动轨迹:在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面保持水平,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,然后用铅笔在卡片的缺口上点个黑点,这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。
保证小球每次从斜槽上一固定位置无初速释放,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)计算初速度,如图所示,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A 、B 、C 、D 、E 、F 六个不同的点,用刻度尺和三角板测出它们的坐标x 和y ,用公式x=v 0t 和21y=2gt 计算出小球的初速度v 0,最后计算出v 0的平均值。
位置 x 值/cmy 值/cmv 0 v 0的平均值A B C D E F3.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,即在斜槽上固定一个挡板(不要用手放)。
(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,即端点上r (小球半径)处。
(4)要在斜轨上适当的高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨道由图板左上角到达右下角,这样可以减小测量误差。
(5)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。
【典型例题】类型一、对实验操作的考察 例1、在研究“平抛物体运动”的实验中,小球做平抛运动的坐标原点位置是(设小球半径为r )____。
A .槽口末端O 点B .槽口末端O 点上方r 处C .槽口末端O 点正前方r 处D .小球放在槽口末端时,过小球最高点的水平线与过槽口的竖直线的交点正下方r 处【思路点拨】由于平抛运动轨迹起点确定的正确与否对于整个平抛运动轨迹的描绘具有关键的意义,因此确定坐标原点的位置在本实验中一定要做到尽量准确!【答案】D 【解析】由于平抛运动轨迹起点确定的正确与否对于整个平抛运动轨迹的描绘具有关键的意义,因此确定坐标原点的位置在本实验中一定要做到尽量准确!题目四个选项可以用下列简图显示为“·”点所示,不难发现A 项不对;B 项不确切因而不能做到准确;C 项也不对;D 项满足准确要求。
故本题答案为D 。
【总结升华】获得一条较理想的平抛物体轨迹图,起点很重要,而本题D 项正好揭示了一个正确确定起点的方法。
至于D 项中的水平线和竖直线如何画出,前者是球直径的测量,后者可用重锤线去完成。
举一反三【高清课程:实验:研究平抛运动 例3】【变式1】在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施可减小误差 ( ) A .斜槽轨道必须光滑B .斜槽水平部分轨道必须水平C .每次要平衡摩擦力D .小球每次应从斜槽上同一高度释放E. 在曲线上取作计算的点离原点O 较远 【答案】BDE【高清课程:实验:研究平抛运动 例4】【变式2】在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上:_____A .通过调节使斜槽的末端保持水平B .每次释放小球的位置必须不同C .每次必须由静止释放小球D .记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距 离下降E .小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触F .将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线 【答案】ACE类型二、对实验结果的分析例2、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,如图所示。
已知小方格的边长为cm l 25.1=,小球在平抛运动途中的几个位置为图中的a 、b 、c 、d 所示,取g m s =982.,则 (1)小球平抛的初速度的计算式为v 0=(用g l 、表示),其值是。
(2)求小球在b 点速率大小为 。
【思路点拨】由方格纸上读出有关水平和竖直两个方向的运动信息,进行求解。
解此题关键在于对所给图的分析:在竖直方向从a 点起,各点间的位移是1∶2∶3,所以a 点不是平抛的起点。
【答案】(1)gl v 20= 0.7m/s (2)0.875m/s【解析】(1)解法一:设a b →的时间为t ,在水平方向因为匀速运动则有t lv =20……① 设在a 点其竖直分速度的v y ,a 和b 的高度差为y 1,b 和c 间为y 2;c 与d 之间为y 3,则有:可得21223gt y y y y ==-=-由图知3221y y y y l -=-= 所以lt g=……② 将②代入①gl v 20=由l cm m g m s ==⨯=-125125109822...可知:解法二:平抛运动可分解为竖直方向上的初速度是零自由落体运动,在水平方向上的初速为v 0的匀速直线运动,所以把l cm m g m s ==⨯=-125125109822...可知: (2)小球由a —b —c 时间间隔相同,b 为中间时刻,在竖直方向上的分运动b 点也是分运动的中间时刻,那么它的y 方向分速度大小等于平均速度大小.即3332222ac by y l lg v gl t t l ====∆∆ 水平速度bx 02v v gl ==根据平行四边形法则,小球在b 点速率为: 【总结升华】解题关键:(1)小球在平抛运动途中的几个位置a 、b 、c 、d 的水平间距相等,意味着小球途经各个点的时间间隔相等;(2)匀变速直线运动满足关系2t g y ∆=∆。
举一反三【变式】如图所示为用频闪摄影方法拍摄的“研究平抛物体运动的规律”的照片。
图中A 、B 、C 为三个同时由同一点出发的小球。
AA ′为A 球在光滑水平面上以速度v 0运动的轨迹;BB ′为B 球以速度v 0被水平抛出后的运动轨迹;CC ′为C 球自由下落的运动轨迹。
通过分析上述三条轨迹可得出的结论是( )A .平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动B .平抛运动竖直方向的分运动为自由落体运动C .平抛运动可分解在水平方向和竖直方向的两个独立的运动D .平抛运动的两个分运动相互关联不能独立 【答案】ABC类型三、研究平抛物体的运动实验的创新设计及应用例3、根据平抛运动规律,设计一个测玩具枪子弹初速度的方案. (1)画出测量原理图;(2)说明要测量的物理量,并导出初速度的表达式.【思路点拨】将玩具枪水平放置,子弹出膛后做平抛运动,自枪口为起点,测出一段时间内的水平距离和竖直方向的距离,根据平抛运动知识可设计出测量原理,并能推导出初速度表达式。
【解析】(1)将玩具枪水平放置,靶子放在适当远的地方,竖直放在水平地面上,如图所示. (2)用刻度尺测出枪口离地面的高度H ,枪口与靶子间的水平距离x ,弹孔离地面的高度h . 由平抛运动规律,得0x v t =,由①②解得02()gv xH h =-,即为子弹初速度的表达式.【总结升华】“研究平抛物体的运动”这一实验是根据平抛运动的特点:水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动设计的.在不改变实验原理的情况下,对实验的装置可进行大胆地创新设计.举一反三【变式】做杂技表演的汽车从高台水平飞出,在空中运动后着地,一架照相机通过多次曝光,拍摄到汽车在着地前后一段时间内的运动照片如图所示(虚线为正方形格子).已知汽车长度为3.6 m ,相邻两次曝光的时间间隔相等,由照片可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为________m/s .高台离地面的高度为________m .(g 取10m/s 2) 【答案】12 11.25【解析】由照片知在前两次曝光的时间间隔内,竖直位移之差:△y =l =3.6 m . 又△y =gT 2,所以,曝光时间: 3.6s 0.6s 10y T ===△g . 曝光时间内的水平位移:27.2l =m ,所以027.20.6l v T ==m/s =12 m/s . 第二次曝光时车的竖直速度:33 3.6220.6y l v T ⨯==⨯m/s =9 m/s , 此时,车下落的时间:19s 0.9s 10y v t g===, 从开始到落地的总时间:21 1.5s t t T =+=, 故高台离地面的高度:2221110 1.5m 22h gt ==⨯⨯=11.25m . 【总结升华】用频闪照相的方法研究平抛运动的关键是通过背景获取位移信息建立平抛运动模型,利用平抛运动规律解题.。