研究平抛物体的运动
在做“研究平抛物体的运动”实验时,下列说法正确的是( )

在做“研究平抛物体的运动”实验时,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. 斜槽轨道末端可以不水平
D. 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
E. 为了比较准确地描出小球运动的轨迹.应该用一条曲线把所有的点连接起来
答案:
AD
分析:
A、应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下,保证抛出的初速度相同.故A正确
B、为了能画出平抛运动轨迹,首先保证小球做的是平抛运动,所以斜槽轨道不一定要光滑,但必须是水平的.故B错误,C错误
D、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.故D 正确
E、为了比较准确地描出小球运动的轨迹.将这几个点平滑连接起来.故E 错误
故选AD。
研究平抛物体的运动练习题

研究平抛物体的运动1.关于做“研究平抛运动”的实验,实验器材除了木板、小球、斜槽、图钉、铅笔之外,还需要的是( ) A .秒表 B .白纸 C .天平 D .重锤线 2.下列说法中正确的是( ) A .斜槽轨道必须光滑 B .斜槽轨道末端可以不水平C .应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下D .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3.关于“研究平抛运动”的实验,引起实验结果偏差较大的原因不可能的是_______。
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4.一同学做“研究平抛物体的运动”的实验,只在纸上记下重锤线y 方向,忘记在纸上记下斜槽末端位置,并只在坐标纸上描出如图所示曲线。
现在我们在曲线上取A、B两点,用刻度尺分别量出它们到y 轴的距离AA ’=x 1,BB ’=x 2,以及AB 的竖直距离h ,从而求出小球抛出时的初速度v 0为( )A.2221()2x x g h-B.221()2x x g h-C.2122x x g h+D.2122x x g h- 5、如图(a )为“研究平抛运动”的实验装置(斜槽末端B 处已经调至水平),利用这套装置可以测量小物块Q 与平板P 之间的动摩擦因数.先将小物块Q 在A 点由静止释放,测量出Q 落地点距B 点的水平距离x 1;在斜槽末端B 处对接了平板P ,如图(b ),P 板的上表面与斜槽末端相切,再次将物块Q 在A 点由静止释放,测量出Q 落地点距P 板右端的水平距离x 2;测量出斜槽末端高度h 和平板P 的长度L ,重力加速度为g ,则物块Q 与平板P 之间的动摩擦因数μ为( )A .B .CD .6. 套圈儿”是许多人喜爱的一种游戏。
如图所示,小孩和大人直立在界外同一位置,在同一竖直线上不同高度先后水平抛出小圆环,并恰好套中前方同一物体,假设圆环的运动可视为平抛运动,则:( )A .小孩抛出的圆环速度大小较小B .两人抛出的圆环速度大小相等C .大人抛出的圆环运动时间较短D .小孩抛出的圆环运动时间较短7.在探究平抛运动的规律时,可以选用如图所示的各种装置图,则以下操作合理的是A .选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时,可多次改变小球距地面的高度,但必须控制每次打击的力度不变B .选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹,竖直管上端A 一定要低于水面C .选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹,每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球D.选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹,要以槽口的端点为原点建立坐标8、“研究平抛物体的运动”实验的装置如图所示,在实验前应()A.将斜槽的末端切线调成水平B.将木板校准到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直平面平行C.小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放D. 在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O,作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点9.某实验小组的同学利用如图所示的实验装置“研究平抛物体运动”,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
对物理平抛运动的研究

对物理平抛运动的研究物理平抛运动是物理学中的基础知识之一,它描述了一个沿水平方向抛出的物体的运动规律。
在这篇文章中,我们将对物理平抛运动进行深入研究,探讨其运动规律、公式推导及实际应用等方面的内容。
让我们来了解一下物理平抛运动的基本概念。
在物理平抛运动中,一个物体在不受空气阻力的情况下,沿着水平方向做匀速直线运动,而沿垂直方向则受到重力的影响而做匀加速直线运动。
这意味着在平抛运动中,水平方向的速度是恒定的,而垂直方向的速度是变化的。
接下来,我们将详细讨论物理平抛运动的运动规律。
根据牛顿运动定律和运动学原理,我们可以推导出物体在平抛运动中的位置、速度和加速度的数学表达式。
我们来看一下物体在水平方向的运动。
由于在水平方向上没有外力的作用,因此物体的速度是恒定的,即v_x = v_0x。
而物体在水平方向的位移则可以用公式s_x = v_xt来表示,其中s_x表示物体在水平方向上的位移,v_x表示水平方向上的速度,t表示时间。
接下来,我们来看一下物体在垂直方向的运动。
在垂直方向上,物体受到了重力的作用,因此它会做匀加速直线运动。
根据运动学的知识,我们可以得出物体在垂直方向上的速度和位移的数学表达式。
除了基本的运动规律之外,物理平抛运动还有一些实际应用。
例如在运动项目中,射击运动员需要精确地掌握平抛运动的规律,以便预测抛出的子弹或箭矢的着地点。
在工程领域中,理解物理平抛运动的规律也能帮助工程师设计出更加精准的投射装置,从而提高工作效率和安全性。
物理平抛运动是物理学中一个重要的概念,它描述了在水平方向上和垂直方向上同时进行运动的物体的运动规律。
通过深入研究物理平抛运动,我们可以更好地理解运动的本质,并将其应用到各个领域中,从而推动科学技术的进步。
希望本文对读者能有所帮助,谢谢阅读。
平抛运动实验ppt课件
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• 规律总结:由平抛运动的实验原理,可知
使弹丸做平抛运动,通过测量下落高度可 求出时间,再测出水平位移可求出其做平 抛的初速度;另外在不改变高度y的条件下 进行多次实验测量水平射程x,求水平射程 x的平均值是减小误差的可行方法.
• 应用3—1 某同学用图5—3—10甲所示装置
测定弹射器射出的弹丸的初速度,图中斜 面的倾角为37°,地面上放一张足够大的 上面覆盖复写纸的白纸,以斜面边缘与底 线的交点O为原点,沿斜面的两条底线分 别作出x、y轴(图中已画出);将弹射器置于 斜面上,使弹射器的出口与斜面的边缘相 齐,枪筒与边缘垂直,按下开关则小球抛 出在白纸上打下一个点;多次改变高度打 点,将打出的点迹用光滑曲线连接后得到 如图5—3—10乙所示的图线,设该同学一切 操作均很规范,图中A点的坐标为(30
=ax2中求出常量a(例如a=0.23,可以不写 单位),于是知道了代表这个轨迹的一个可 能的关系式(即y=0.23x2). • 测量其他几个点的x、y坐标,看是否满足y =0.23x2.如果在误差允许范围内上式成立, 即可确定抛体的轨迹是一条抛物线.
• 2.计算平抛物体的初速度 • 在后面介绍的几种方法中,如果要求不太
• 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.斜槽轨道末端可以不水平 D.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 E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹, 应该用一条曲线把所有的点连接起来
• 【解析】 本题考查的是仪器的选择和实
• 题型三 实验创新设计 • 【例3】 请你由平抛运动原理设计测量弹
射器射出弹丸的初速度的实验方法,提供 的实验器材:弹射器(含弹丸,见示意图5— 3—8),铁架台(带有夹具),刻度尺.
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
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
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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。
5.3实验:平抛运动的研究

5.3实验:研究平抛运动一、平抛运动轨迹的描绘方法 1、方法一:描迹法 (1)实验装置:(2)实验目的:描绘平抛运动的轨迹(3)实验原理:平抛物体的运动可以看做是由水平方向的匀速直线运动和坚直方向的自由落体运动合成的,利用描迹法画出小球的运动轨迹后以出发点为原点、初速度方向为X 轴、重力方向为Y 轴建直角坐标系后,测出轨迹曲线上某一点的坐标x 和y ,根据公式t v x 0=和221gty =,就可以得yg xv 20=,即为小球做平抛运动的初速度。
(4)实验器材: (5)实验步骤:○1安装 使其 。
○2固定木板上的坐标纸,使木板保持 状态。
从而使小球的运动轨迹 ,坐标纸方格横线呈 ;○3以小球在槽口时的 在木板上的 为坐标原点,沿重垂线画出y 轴; ○4将小球从斜槽上的 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 连接各个记录点得到平抛运动的轨迹。
(6)注意事项○1保证斜槽末端的切线 ,木板 且与小球下落的轨迹平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不要接触; ○2小球每次从斜槽上 由静止滚下; ○3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 在木板上的 投影点; ○4小球在斜槽上开始滚下的位置高度要 ,以便使小球运动的轨迹由木板\的 到 。
2、方法二:喷水法 3、方法三:频闪照相法 二、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线1、判断方法(1)以 为坐标原点, 方向为y 轴, 方向为x 轴,建立直角坐标系。
(2)在x 轴上作出 的几个点A 1,A 2,A 3,…,由A 1,A 2,A 3,…向下作下垂线。
与轨迹的交点记为M 1,M 2,M 3,… (3)若轨迹是一条抛物线,则M 1,M 2,M 3,…各点的 坐标与 坐标应该具有的关系为 .(4)用 测量某点的x,y 两个坐标,代入 中求出 。
(5)测量其他几个点的x ,y 坐标,代入上式。
5.3实验:研究平抛运动

白纸
请思考:5.如何在图纸上记录竖直方向? 请思考:4.如何确定小球的出发点? 请思考:3.如何记录平抛小球各点的位置? 请思考:2.如何保证每次平抛的初速度大小相同? 请思考:1.如何保证平抛初速度沿水平方向?
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 弧形槽,并使其末端保持水平; ②调整木板:用悬挂在槽口的铅垂 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 且靠近,固定好木板;
O
O
甲
乙
【例】
5、如图为某小球做平抛运动时,用闪光照相的方法获 得 的 相片 的 一部 分 ,图 中 背景 方 格的 边 长为 5cm, g=10m/s2,并把这一部分放在图中的坐标系内,则: (1)小球平抛运动的初速度v0=___m/s; 1.5 0.1 (2)闪光的时间间隔____s;
O x
2.5 (3)小球过B点的速率vB=___m/s。 (4)抛出点在A点上方高度为 0.1625 h=_______m处。
D.小球每次通过相同的水平位移所用时间均不同
3、在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施
不能减小误差?( A ) A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽末端部分轨道必须水平 C.使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近 D.小球每次应从斜槽上同一高度释放
4、在研究平抛运动的实验中,让小球多次从斜槽上 滚下,在白纸上依次记下小球的位置,甲、乙两同学 得到的记录纸分别如图所示,从图中明显看出: 斜槽末端不水平 甲的实验错误是________________________. 每次释放小球的高度不同 乙的实验错误是________________________.
y
实验目的:
浙江省物理《选考总复习》配套文档:第四章 实验6 研究平抛运动 含解析

[考试标准]知识内容必考要求加试要求实验6:研究√平抛运动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物体的初速度.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,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,由公式:x=v0t和y=错误!gt2,可得v0=x错误!。
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(以斜槽法为例)(1)按实验原理图甲安装实验装置,使斜槽末端水平.(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,如实验原理图乙所示.1.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.2.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:图象法建立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.3.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,y=错误!gt2,故v0=x错误!.(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)图1如图1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Δh=h BC-h AB=gt2所以t=错误!,所以初速度v0=错误!=x错误!。
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。
5.3实验:研究平抛运动
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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。
新课标人教版高一物理必修二 第五章 第3节 实验:研究平抛运动
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不可能在一次平抛中完成,每一次平抛一般只能确定一个 位置,要确定多个位置,要求小球每次的轨迹重合,小球 开始平抛时的初速度必须相同,因此小球每次必须从同一
位置上滚下。
B项中用平衡法,即将小球放到斜槽末端任一位置,如
果斜槽末端是水平的,小球受到的支持力和重力是平衡的。
不论将小球放到斜槽末端任何位置,小球均不会滚动。如果 斜槽末端不是水平的,小球将发生滚动。 C项中运用x=v0
C.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0=________算
出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然
后求它们的平均值。 D.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标 系,用平滑曲线画平抛轨迹。 上述实验步骤的合理顺序是________(只排列序号即可)。
[解析]
A项中要记下小球运动途中经过的一系列位置,
Hale Waihona Puke 在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
[例1]
在“研究平抛运动”的实验中,可以描绘平抛物体
运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下: A.让小钢球多次从________位置上滚下,记下小球运动
途中经过的一系列位置;
B.安装好器材,注意斜槽末端水平和木板竖直,记下小 球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线, 检测斜槽末端水平的方法是___________________________。
2.喷水法
如图5-3-2所示,倒置的饮料瓶内装着 水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中 一根弯成水平,加上一个很细的喷嘴。
图5-3-2 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。
水从喷嘴中射出,在空中形成弯曲的细
3.频闪照相法
5-3研究平抛物体运动的实验
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研究平抛物体运动的实验题组一实验原理及数据处理图5-3-111.如图5-3-11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解析:改变高度做实验,发现A、B两球仍同时落地,只能说明A球的竖直分运动与B 球自由落体运动情况相同,故C项正确.答案:C图5-3-122.物理实验小组利用如图5-3-12所示装置测量物体平抛运动的初速度.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线的投影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,就可直观地得到小球做平抛运动的初速度.如图5-3-13是四位同学在刻度尺旁边分别制作的速度标尺(图中P点为重锤所指位置),可能正确的是()图5-3-13解析:由于开始做平抛运动的高度相同,故球在空中运动的时间相同,而水平位移x =v 0t ,x 与v 0成正比,因此速度标尺刻度应是均匀的,故选项A 正确.答案:A3.在研究平抛物体运动的实验中,已测出下落高度h 与对应的射程x 如下表所示,则物体水平初速度为__________m/s.当地重力加速度为g =9.8m/s 2解析:由x =v 0t v 1=1.98 m/s ,v 2=2.00 m/s ,v 3=1.99 m/s ,v 4=2.02 m/s , v =v 1+v 2+v 3+v 44=2.00 m/s.答案:2.00 m/s4.图5-3-14为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中背景方格的边长均为5 cm ,如果取g =10 m/s 2,那么:图5-3-14(1)闪光频率是__________Hz ;(2)小球运动中水平分速度的大小是__________m/s ; (3)小球经过B 点时的速度大小是__________m/s.解析:平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.A 、B 、C 三点水平间隔相等,故相邻各点的时间间隔相等,设为T .在竖直方向,Δh =gT 2,即(5-3)×0.05 m =gT 2,得T =0.1 s ,故闪光频率f =1T =10Hz.水平方向3×0.05 m =v 0T ,故水平分速度v 0=0.15 mT =1.5 m/s.竖直方向,B 点速度为AC 段竖直方向的平均速度. v By =(5+3)×0.05 m2T=2 m/s.v 0与v By 合成得B 点速度大小为 v 02+v By 2=2.5 m/s.答案:(1)10 (2)1.5 (3)2.55.某同学按如图5-3-15所示安装好器材,进行实验,记下小球一系列位置A 、B 、C 、D 、E (图中未标出),取下白纸,分析发现小球抛出点O 没有记下,于是他用平滑曲线将A 、B 、C 、D 、E 点连起来并延长到边缘,把抛物线与纸边缘的交点定为O 点,以O 为原点,正确建立坐标系,测出曲线上某点的坐标x 和y ,求出小球平抛初速度v 0.图 5-3-15(1)该装置有一处错误,就是__________________.(2)假设该同学描出的小球做平抛运动的轨迹是准确的,由于装置上的错误,使得他这样测得的v 0值与真实值相比__________(填“偏大”“偏小”或“相等”).解析:(1)该装置的错误之处是:竖直板上的白纸没有紧靠斜槽的末端. (2)平抛运动的初速度的真实值v 0真=x /t 真,测量值v 0测=x /t 测,而t 测=2yg,因为t 真<t 测,所以v 0真>v 0测,所以测量值偏小.答案:(1)竖直板上的白纸没有紧靠斜槽末端 (2)偏小6.图5-3-16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和所测数据.甲 乙图 5-3-16(1)在图乙上已标出了O 点及Ox 轴、Oy 轴,试说明这两条坐标轴是如何作出的. (2)说明判断槽口切线是否水平的方法.(3)实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动轨迹,进行这一实验步骤时应注意什么?(4)根据图乙中给出的数据,计算出此平抛运动的初速度v 0.答案:(1)利用拴在槽口处的重锤线作出Oy 轴,Ox 轴与Oy 轴垂直.(2)将小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滚动,也不向外滚动,说明槽口末端是水平的.(3)应注意每次小球都从轨道同一位置由静止释放. (4)由y =12gt 2,得t =2y g.所以v 0=xt =xg2y=1.6 m/s. 题组二 设计型实验图 5-3-177.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法.提供实验器材: 弹射器(含弹丸,见图5-3-17),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)实验中需要测量的物理量(并在示意图中用字母标出):__________.(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:________________.解析:根据研究平抛运动的实验及平抛运动的原理,可使弹丸做平抛运动,通过测量下落高度可求出时间,再测水平位移可求出其平抛的初速度,故图 5-3-18(1)实验示意图应如图5-3-18所示.(2)弹射器必须保持水平,以保证弹丸初速度沿水平方向. (3)应测出弹丸下降的高度y 和水平射程x ,如图所示.(4)在不改变高度y 的条件下进行多次实验,测量水平射程得出水平射程x 的平均值x ,以减小误差.(5)因为y =12gt 2,所以t =2y g . 又x =v 0t ,故v 0=x t =x 2y /g=x g 2y. 答案:(1)如解析图所示 (2)使弹射器保持水平(3)弹丸下降的高度y 和水平射程x(4)在不改变高度y 的情况下,多次实验测量水平射程x ,求出平均水平射程x (5)v =x g 2y图5-3-198.如图5-3-19所示是测量子弹离开枪口时速度的装置,子弹从枪口水平射出,在飞行途中穿过两块竖直平行放置的薄板P 、Q ,两板相距为L ,P 板距枪口为s ,测出子弹穿过两薄板时留下的C 、D 两孔间的高度差为h ,不计空气及薄板阻力,根据以上给出的数据,求出子弹离开枪口时的速度v 0.解析:子弹离开枪口后做平抛运动,设子弹射到C 孔的时间为t 1,射到D 孔的时间为t 2.在水平方向:t 1=sv 0,t 2=s +L v 0.在竖直方向:h =12gt 22-12gt 12.则有h =12g ⎝⎛⎭⎫s +L v 02-12g ⎝⎛⎭⎫s v 02=g (2sL +L 2)2v 02.整理,得v 0= gL h ⎝⎛⎭⎫s +L 2. 答案: gL h ⎝⎛⎭⎫s +L 2。
实验专题十四 研究平抛运动(含答案)
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实验专题十四研究平抛运动1.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.2.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.3.实验器材斜槽轨道、小钢球、木板、坐标纸、图钉、重锤、直尺、三角板、铅笔等.4.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)以斜槽末端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.5.注意事项(1)保证斜槽末端的切线水平,木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触;(2)小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下;(3)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重心在木板上的水平投影点;(4)小球在斜槽上开始滚下的位置高度要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角.6.误差分析(1)斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动.(2)确定小球运动的位置时不准确.(3)量取轨迹上各点坐标时不准确.7.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)图象法:建立yx2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的y值和x2的值,在yx2坐标系中描点,连接各描点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值.(2)公式法:①以抛出点O为坐标原点,重垂线方向为y轴,水平方向为x轴,建立平面直角坐标系.②如图所示,在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…,把线段OA1的长度记为L,那么OA2=2L,OA3=3L…,由A1、A2、A3…向下作垂线,与轨迹的交点记为M1、M2、M3….③设轨迹就是一条抛物线,则M1、M2、M3…各点的y坐标与x坐标应该具有的形式为y =ax2,a是常量.④用刻度尺测量某点的x、y两个坐标,代入y=ax2中,求出常量a.⑤测量其他几个点的x、y坐标,代入上式,看是否满足,如果在误差允许范围内满足,就说明该曲线为抛物线.【典例1】某同学采用如图所示的装置探究平抛运动的规律:用小锤击打弹性金属片C,使A 球沿水平方向飞出,B球被松开做自由落体运动,可观察的现象是________;为进一步探究,可以改变________,多次实验,可观察到同样的现象,这说明________________________.【针对训练1】如图所示,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.让小球多次从斜槽上________________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,以过O点的竖直线为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________.【典例2】如图甲所示是“研究平抛物体的运动”的实验装置图.(g=10 m/s2)(1)图乙是正确实验后的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为________m/s.(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,方格边长L=5 cm,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点的竖直分速度为________m/s.【针对训练2】某同学利用图甲所示装置做“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边长均代表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.(重力加速度g取9.8 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)若已测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.(均可用根号表示)附:研究平抛运动其他方法1.喷水法如图所示,倒置的饮料瓶内装着水,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.2.频闪照相法频闪照相是指每隔一定时间对同一物体进行一次照相,并将其位置呈现在同一张底片上的技术.它可以精确描述物体的运动情况,如图所示.(1)通过对同一时刻两小球位置的对比可知,在任一个相同时间下落的位移是相等的,说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动.(2)测量相邻像间的水平距离,结果发现任意两个相邻的像间水平距离相等,说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动.【典例3】某同学设计了一个研究平抛运动的实验,实验装置示意图如图所示,A是一块平面木板,在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′…),槽间距离均为d.把覆盖了复写纸的白纸铺贴在硬板B上.实验时依次将B板插入A板的各插槽中,每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放.每打完一点后,把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点,如图所示.(1)实验前应对实验装置反复调节,直到________,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了________.(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了________.(3)在图中绘出小球做平抛运动的轨迹.【思路点拨】实验中应当使得滚下的小球做平抛运动,就要求斜槽末端水平,且研究同一个平抛的运动规律,要求小球到达斜面底端速度大小一样,平抛运动水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动,通过平滑曲线连接即可得到平抛运动的轨迹.【针对训练3】(2018·蚌埠二模)某小组设计了一个研究平抛运动的实验装置,在抛出点O的正前方,竖直放置一块毛玻璃.他们利用不同的频闪光源,在小球抛出后的运动过程中光源闪光,会在毛玻璃上出现小球的投影点,在毛玻璃右边用照相机进行多次曝光,拍摄小球在毛玻璃上的投影照片.如图1,小明在O点左侧用水平的平行光源照射,得到的照片如图3;如图2,小红将一个点光源放在O点照射重新实验,得到的照片如图4,已知光源的闪光频率均为31 Hz,光源到玻璃的距离L=1.2 m,两次实验小球抛出时的初速度相等.根据上述实验可求出:(结果均保留2位小数)(1)重力加速度的大小为________m/s2,投影点经过图3中M位置时的速度大小为________m/s.(2)小球平抛时的初速度大小为________m/s.【典例4】(多选)如图所示,两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,两轨道上端分别装有电磁铁C、D,电磁铁E装在与轨道M最低点等高处的某一水平位置.调C、D高度,使AC=BD,将小铁球P、Q、R分别吸在电磁铁C、D、E上,然后同时切断C、D 电源,P、Q从弧形轨道滚下,当小球P运动到圆弧末端时由装置切断E电源,小球R开始下落,改变弧形轨道M的高度以及电磁铁E的位置,再进行若干次调整,经过多次实验发现,P、Q、R三球同时在水平面相撞.下列说法和做法正确的是()A.实验说明小铁球P离开轨道做平抛运动的竖直方向的分运动是自由落体运动B.实验说明小铁球P离开轨道做平抛运动的水平方向的分运动是匀速直线运动C.若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q,为了使三球同时相撞,可以适当将电磁铁E向右移动一些D.若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q,为了使三球同时相撞,可以适当将电磁铁E向左移动一些【针对训练4】如图,粗糙的斜槽固定在水平桌面上,斜槽末端与水平桌面平滑连接.小球从斜槽上A点滚下,经桌面末端B点水平抛出,落在地面上的C点,不计空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是()A.若仅测出AB间的竖直高度,可求出小球经过B点时的速度B.若仅测出BC间的距离,可求出小球经过B点时的速度C.若仅测出BC间的水平距离,可求出小球做平抛运动的时间D.若仅测出BC间的竖直高度,可求出小球做平抛运动的时间【典例5】(多选)在探究平抛运动的规律时,可以选用图中所示的各种装置图,以下操作合理的是()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时,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时,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钢球D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动的每秒十几帧至几十帧的照片,获得平抛轨迹【针对训练5】在“研究平抛物体运动”的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度.实验简要步骤如下:A.让小球多次从________位置上滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置;B.安装好器材,注意调节斜槽末端和平板竖直,记下抛出点O和过抛出点O的竖直线;C.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0=________算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值;D.取下白纸,以抛出点O为坐标原点,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹.上述实验步骤的合理顺序是________ (只排列序号即可).【典例6】“研究平抛运动”实验中,A实验小组选用如图1实验装置,他们让钢球从斜槽固定位置滚下从槽的末端飞出做平抛运动,用铅笔描出小球经过的位置,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置,得到钢球平抛运动的轨迹,并利用轨迹求出钢球平抛运动的初速度.(1)除图中所给的实验器材外,完成本实验还需要的测量工具是________________.(2)为保证钢球飞出后做平抛运动,斜槽末端必须水平.请简要说明,在实验操作中你是如何检测斜槽末端是否水平的._____________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)如图2所示,在实验中记下钢球的平抛初位置O点,用悬挂的重锤确定竖直线.取下白纸以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹.如果平抛运动的轨迹是一条抛物线,那么轨迹上任意一点的y坐标与x坐标理论上应满足y=ax2,若设初速度为v0,重力加速度为g,关系式中的a应等于()A.gv0B.g2v0C.gv20D.g2v20(4)B实验小组为了更方便研究平抛运动,他们在实验中用频闪光源代替钢球,频闪光源的频率为50 Hz,抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹(如图3).将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标.下图中M1、M2、M3是频闪光源平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹,M1、M2、M3的坐标见表格,通过计算可得频闪光源平抛运动的初速度为________m/s,当地的重力加速度为________m/s2.(5)该组同学在老师的启发下想进一步探究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动,利用(4)中的实验装置完成实验并测量相关数据,通过计算机绘出如图4所示的v yt图象,并拟合出表达式,图中v y为频闪光源平抛运动竖直方向的分速度.他们通过分析图象和表达式可以得出的结论是________.A.斜槽末端可能不水平B.频闪光源与斜槽之间存在摩擦C.频闪光源在水平方向上做匀速直线运动D.频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动参考答案【典例1】【解析】实验可观察的现象是两球同时落地;为进一步探究,可以改变实验装置的离地高度和小锤击打力度,多次实验,可观察到同样的现象,这说明做平抛运动的A球在竖直方向上的分运动为自由落体运动.【答案】两球同时落地实验装置的离地高度和小锤击打力度做平抛运动的A球在竖直方向上的分运动为自由落体运动【针对训练1】【解析】本实验关键是,确保小球每次抛出的初速度相同,而且初速度是水平的,因此安装器材时,注意调整斜槽末端水平,实验过程中让小球多次从斜槽上同一位置滚下.【答案】(1)同一位置无初速调整斜槽末端水平(2)BAC【典例2】【解析】(1)因为O点是抛出点,则h=12gt2,则:t=2hg=2×0.210s=0.2 s.则小球的初速度为v0=xt=0.320.2m/s=1.6 m/s.(2)由图可知,AB、BC之间的时间间隔相等,根据Δy=gT2得:T=Δyg=2Lg=0.110s=0.1 s,则小球的初速度为v0=3LT=0.150.1m/s=1.5 m/s.B点竖直方向上的分速度等于AC在竖直方向上的平均速度,为v By =8L 2T =0.40.2 m/s =2 m/s.【答案】 (1)1.6 (2)1.5 2【针对训练2】【解析】(1)由题图乙可知P 1到P 2两点在竖直方向的间隔为6格,P 1到P 3两点在竖直方向的间隔为16格,所以有|y 1-y 2|=0.60 m ,|y 1-y 3|=1.60 m ,P 1到P 2两点在水平方向的距离为6格,则有|x 1-x 2|=0.60 m.(2)由水平方向的运动特点可知P 1到P 2与P 2到P 3的时间相等,竖直方向根据Δy =gt 2,解得t =27 s ,则有v 0=x t =0.6027m/s =21210 m/s≈2.97 m/s. 【答案】(1)0.60 1.60 0.60 (2)27 21210(或2.97)【典例3】【解析】 (1)通过对实验装置的反复调节,达到:①斜轨末端水平,以保证小球离开轨道时做平抛运动,②A 板水平,保证B 板总处于同一高度,③插槽P 0P 0′垂直斜轨并在斜轨末端正下方,以保证B 板在P 0P 0′时小球的痕迹为抛出点.每次让小球从同一位置由静止释放,以保证小球每次以相同初速度做平抛运动.(2)记录纸上每两点间的水平距离相等.(3)如答案图所示.【答案】 (1)斜轨末端水平、A 板水平、插槽P 0P 0′垂直斜轨并在斜轨末端正下方 每次做初速度相同的平抛运动(2)使记录纸上每两点之间的水平距离相等(3)如图所示【针对训练3】【解析】(1)小球在竖直方向上做自由落体运动,连续相等时间内的位移之差为恒量Δy=gT2=gf2=1.00 cm,代入数据解得,重力加速度g=9.61 m/s2投影点经过M位置的竖直速度v M=y2T=yf2=0.62 m/s.(2)经过时间t后小球运动的水平位移为x=v0t,竖直位移为y=12gt2,设小球在玻璃上的投影点竖直距离为Y,由相似三角形可知xy=LY,解得Y=gLt2v0.下一次曝光时刻,Y+Δh=gL(t+1f)2v0.联立解得v0=gL2fΔh=9.3 m/s.【答案】(1)9.610.62(2)9.3【典例4】【解析】小铁球P、Q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.可知小球P在水平方向上的运动情况与Q球的运动情况相同,即小铁球P离开轨道做平抛运动的水平方向的分运动是匀速直线运动.当小球P运动到圆弧末端时,小球R 开始下落,多次实验发现,P、Q、R三球同时在水平面相撞,说明小铁球P做平抛运动的竖直方向的分运动是自由落体运动,A、B选项正确;若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q,为了使三球同时相撞,必须增大R球到Q球的水平距离,因此可以适当将电磁铁E向右移动一些,C选项正确,D选项错误.【答案】ABC【针对训练4】【解析】斜槽粗糙,仅测出AB间的竖直高度,无法确定B点的速度,A选项错误;小球离开B点后做平抛运动,根据公式h=12gt2只能计算出小球做平抛的运动时间,不能求出小球经过B点的速度,B选项错误,D选项正确;根据已知,仅测出BC间的水平距离,由于水平速度未知,故不能测出小球做平抛运动的时间,C选项错误.【答案】D【典例5】【解析】选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用耳朵听A、B两球是否同时落地,A选项错误;装置2中,A管内为外界大气压强,在水面下保证A管上出口处的压强为大气压强.为了保证水流速度稳定,另一出水管的上端口处压强与A管上出口处的压强有恒定的压强差.如果A管上出口在水面上则水面上为大气压强,随水面下降,出水管上口压强降低,出水速度减小,B选项正确;选用装置3时,要获得钢球的平抛轨迹,每次需要从斜槽上同一位置由静止释放钢球,C选项错误;数码照相机拍摄时曝光时间是固定的,可以用来研究平抛运动,D选项正确.【答案】BD【针对训练5】【解析】A.让小球多次从同一位置由静止滚下,目的是保证小球多次做平抛运动的初速度相等;C.平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动,水平方向有x=v0t,竖直方向有y=12gt2,联立求出初速度v0=xg2y,故实验步骤合理顺序是BADC.【答案】同一x g2y BADC【典例6】【解析】(1)实验中还需要刻度尺测量水平位移和竖直位移,还需要的测量工具是刻度尺.(2)检测斜槽末端是否水平,可以看小球能否静止在轨道的边缘.(3)小球做平抛运动,水平方向上x=v0t竖直方向上,y=12gt2联立解得a=g2v20,D选项正确.(4)根据平抛运动规律可知,平抛运动的初速度v0=xT相邻两点间的时间间隔T=0.02 s联立解得v0=0.5 m/s在竖直方向上,连续相等时间间隔内,位移之差为常量根据Δy=gT2得,g=9.75 m/s2.(5)由图可知,竖直分速度与时间成线性关系,可知频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动,由于0时刻的竖直分速度不为零,可知斜槽末端不水平,A、D选项正确.【答案】(1)刻度尺(2)看小球能否静止在轨道的边缘(3)D(4)0.59.75(5)AD。
第4章_6实验:研究平抛运动
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E.从斜槽上不同点释放小球,用步骤A的方法确 定平抛轨迹上的其他点; F.在曲线上取几个点(不必是步骤A、E中确定的 点),测出它们的坐标x、y,分别求出小球的初 速度,最后算出平均值作为实验测出的平抛运 动的初速度; G.靠目测在纸上画出过O点向下的竖直线Oy; H.将白纸用图钉钉在竖直的木板上,在木板的 左上角固定斜槽.
某同学设计了一个研究平抛运动 的实验装置,如图4-6-3.在水平桌面上放置一个 斜面,让钢球从斜面上由静止滚下,钢球滚过 桌边后便做平抛运动.在钢球抛出后经过的地方 放置一块水平木板,木板由支架固定成水平, 木板所在高度可通过竖直标尺读出,木板可以 上下自由调节.在木板上固定一张白纸.该同学在 完成装置安装后进行了如下步骤的实验:
第 四章
曲线运动 万有引力定律
6 实验:研究平抛运动
1.实验步骤操作的规范性 下面是利用教材中的装置做“研究平抛物体的运 动”的实验步骤,在这些实验步骤中有错误或不足, 需要修改的是 ,将这些实验步骤按正确的顺 序排列为 . A.从斜槽上某一点释放小球,它离开槽后在空中做 平抛运动.在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎 接小球,使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘, 然后在白纸上记下孔中央的位置;
D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木 板高度,使得钢球正好击中c点,记下此时木板与桌 面的高度差h3=h+30.00(cm).
则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平 抛初速度大小v0= m/s,钢球击中b点时其竖 2.0 直分速度大小为vby= m/s.已知当地的重力加速 1.5 度为g=10m/s2,空气阻力不计.
图4-6-4
(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木 板上的C点,O′C=x,则小球做平抛运动的初速度 为v0= . (3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时 悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O′点的水平 距离x将随之改变,经多次实验,以x2为纵坐标、 cosθ为横坐标,得到如图4-6-4(b)所示图象.则当 θ=30°时,x为 m;若悬线长L=1.0m,悬点到 木板间的距离OO′为 m.
5.3实验:探究平抛运动的特点(解析版)
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5.3 实验:探究平抛运动的特点【学习目标】1. 学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2. 会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.3. 掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法. 【知识要点】一、描绘平抛运动的轨迹 1.实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台. 2.实验步骤(1)按图甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)(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 点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示. 3.注意事项(1)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,若小球静止,则斜槽末端水平).(2)方木板必须处于竖直平面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直. (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.(4)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)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做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.频闪照相法数码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.如图所示.二、计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度可以分为两种情况 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v 0.因x =v 0t ,y =12gt 2,故v 0=x g2y .2.平抛轨迹残缺(即无抛出点)在轨迹上任取三点A 、B 、C(如图所示),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Δh =h BC -h AB =gt 2 所以t =h BC -h ABg所以初速度v 0=xt=xgh BC -h AB【题型练习】【例1】如图所示,在“研究平抛运动”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 .让小球多次从同一位置静止释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中a 、b 、c 、d 所示.B .安装好器材,注意斜槽末端切线水平,记下平抛初位置O 点和过O 点的水平线与竖直线.C .取下方格纸,以O 为原点,以水平线为x 轴,竖直线为y 轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹.(1)上述实验步骤的合理顺序是____________.(2)已知图中小方格的边长为L ,则小球从a 位置运动到c 位置所用的时间为________,小球平抛的初速度为________. (均用L 、g 表示) 【答案】BAC Lg2Lg 【解析】 【详解】(1)[1]实验操作中要先安装仪器,然后进行实验操作,在进行数据处理,故实验顺序为:B,A,C (2)[2])由图可以知道a 、b 、c 、d 之间的时间间隔是相同的,因此根据匀变速直线运动的规律有:2h gT ∆=由题可以知道h L ∆=,带入计算得出每相邻两个位置的时间间隔为:L T g=则小球从a 位置运动到c 位置所用的时间为:22L t T g== [3] 水平方向匀速直线运动,02x L v T ==小球平抛的初速度为:022Lv gL T== 【例2】在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验时用如图实所示的装置,在一块平木板表面钉上复写纸和白纸,并将该木板竖直立于紧靠槽口处.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 ;将木板向远离槽口方向平移距离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方向平移距离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均为x =10.00 cm.A 、B 间距离y 1=4.78 cm ,B 、C 间距离y 2=14.58 cm.(g 取9.80 m/s 2)(1)实验前,需要将斜槽轨道的末端调至_______(填“水平”或“倾斜”);(2)为了得到图中的A 、B 、C 三点,每次释放小球时的初位置应该______(填“相同”或“不同”) (3)小球从A 下落到B ,与从B 下落到C 所用时间_____(填“相等”或“不等”);(4)小球在平抛运动过程中,竖直方向做的是__________运动;水平方向做的是___________运动. (5)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v 0=________ m/s (结果保留两位有效数字). 【答案】(1)水平 (2)相同 (3)相等 (4)自由落体 匀速直线 (5)1.0 【解析】(1)[1].小球每次从斜槽轨道末端出来的运动是平抛运动,所以斜槽轨道的末端调至水平. (2)[2].为了得到图中的A 、B 、C 三点,小球每次做平抛运动的初速度应该相同,所以每次释放小球时的初位置应该相同.(3)[3].小球从A 下落到B ,与从B 下落到C 的水平位移相同,平抛运动的水平方向的运动是匀速直线运动,根据0xt v =得,时间相等. (4)[4][5].平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动,竖直方向的分运动为自由落体运动,所以小球在平抛运动过程中,竖直方向做的是自由落体运动;水平方向做的是匀速直线运动. (5)[6].在竖直方向上:∆y=y 2﹣y 1=gt 2水平方向上:x=v 0t联立方程解得:021gv xy y =-联立解得:0 1.0m/s v =【同类练习】1.(一)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 .游标卡尺B .秒表C .坐标纸D .天平E .弹簧秤F .重垂线 (二)在做实验中,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 .斜槽轨道末端可以不水平D .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E .为了比较准确地描出小球运动的轨迹.应该用一条曲线把所有的点连接起来 (三)如图为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中背景方格的边长均为5cm .如果取,那么:(1)闪光照片闪光周期是 s .(2)小球运动中水平分速度的大小是 m/s . (3)小球经过B 点时的竖直分速度大小是 m/s ; 经过B 点时的合速度大小是 m/s ;【答案】(一) CF (二) AD (三)(1)0.1(2)1.5(3)2 2.5 【解析】试题分析:(一)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,还需要的是器材是坐标纸、重垂线.坐标纸除能更准确确定位置外,还能 读出某点坐标,使作图更准确;重垂线的作用是确保坐标纸是在竖直面内,使其与小球运动平面平行,确保轨迹为平抛运动轨迹,故CF 正确.(二)为了能画出平抛运动轨迹,首先保证小球做的是平抛运动,所以斜槽轨道不一定要光滑,但必须是水平的.同时要让小球总是从同一位置释放,这样才能找到同一运动轨迹上的几个点,然后将这几个点平滑连接起来,故BC 错误,AD 正确.(三)(1)在竖直方向上有:2h gT =,其中53510h cm ()=-⨯=,代入求得:0.1T s =.(2)水平方向:0x v t =,其中30.15x L m ==,0.1t T s ==,故0 1.5/v m s =. (3)根据匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度,在B 点有:y 0.4v 2/20.2AC h m s T ===;所以B 点速度为:22220v 152 2.5/y v v m s =+=+=. 2.在做“研究平抛物体的运动”实验时.(1)除了木板、钢球、坐标纸、铅笔、重锤线、图钉之外,下列器材中还需要的是__ A .斜槽 B .秒表 C .弹簧秤 D .天平(2)实验中,下列说法正确的是______ A .斜槽轨道末端必须保证水平 B .斜槽轨道粗糙对实验有一定的影响 C .小球不必每次从斜槽上相同的位置释放D .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(3)实验时某同学得到了如图所示的物体运动轨迹,a 、b 、c 是轨迹上的三个点,以a 点为坐标原点,建立xOy 坐标系,则小球从a 点运动到b 点所用的时间t=___s ,小球平抛的初速度大小v=___m /s ,经过b 点时的速度大小v b =_____m/s(g=10m/s 2)【答案】A AD 0.1 2.5 【解析】(1) “研究平抛物体的运动”实验将斜槽的末端调成水平,这样小球从斜槽飞出后做平抛运动;“研究平抛物体的运动”实验中不需要测量小球的质量、重力及小球运动的时间.所以不需要的器材是天平、弹簧和秒表,需要的是斜槽.故A 项正确,BCD 三项错误.(2)A :斜槽的末端必须保证水平,这样小球从斜槽飞出后才做平抛运动.故A 项正确.BC :小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放,不论斜槽是否光滑,小球从斜槽飞出时的速度都相同,这样能保证描绘的是同一平抛运动的轨迹.故BC 两项错误.D :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.故D 项正确.(3)由图知ab 、bc 的水平距离相等,则小球从a 点运动到b 点所用的时间等于小球从b 点运动到c 点所用的时间,据2bc ab h h gt -=,解得:小球从a 点运动到b 点所用的时间0.200.100.1010bc ab h h t s s g --===. 小球平抛的初速度0.20 2.00.10ab x mm v s s t ===小球经过b 点时速度的竖直分量0.100.20 1.520.20abbc by y y mm v s s t ++=== 小球经过b 点时速度22222.0 1.5 2.5b by m m v v v s s=+=+=【成果巩固训练】1.如图所示的平抛运动轨迹上,若遗漏了平抛轨迹的起始点 ,可按下述方法处理数据:在轨迹上取A 、B 、C 三点,AB 和BC 的水平间距相等且均为x ,测得AB 和CD 的竖直间距分别为y 1和y 2,当地重力加速度为g ,下列说法正确的是A .根据以上信息无法确定小球平抛的起始点B 221gx y y -C .1213y y > D .1213y y < 【答案】BC 【解析】 【详解】B .因三点间水平位移相等,则时间相等,设为T ,则由221y y gT -=0x v T =解得21y y T g-=2021gx v y y =-选项B 正确;A .根据122y y y v gt T +==求解v y ,t ;根据22y v y g=求解y ;根据x =v 0t 求解x ;选项A 错误; CD .设A 点的竖直速度为v y0,则2012220012=11[2(2)]()22y y y v T gT y y v T g T v T gT +⋅+-+220022001112211333322y y y y v T gT v T gT v T gT v T gT ++=>=+⨯⨯+⨯ 选项C 正确,D 错误; 故选C 。
实验:研究平抛运动
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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)
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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。
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一、研究平抛物体的运动【重要知识提示】1.实验目的、原理(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=1/2gt 2或△y=gT 2.2.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g yx v x 2 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.【典型范例导析】【例1】 在“研究平抛物体的运动”实验中:(1)在安装斜槽时,如何判断其末端切线是否调整为水平?(2)由于需要通过多次释放小球、描点,才能描绘小球的运动轨迹,那么在进行该步骤时应注意什么?解析 (1)调节斜槽使其末端点的切线水平时,最好使用水准仪.如果没有配备水准仪,则可借助小钢球,将其放置于槽的末端,轻轻拨动后,若它能停留在放置的任意位置处,则说明达到要求.(2)在进行该步骤的操作中,应注意两点:(a)释放小球时,应选择合适的初位置,最好使钢球运动轨迹从图板左上角到右下角,以减小测量误差;(b)保证小钢球每次滚下的初始高度相同且均由静止释放,因此,在实验时,应在斜槽上配套安装挡球板.若没有配备挡球板,则可用直尺、薄板代替,但不宜直接用手释放. 点评研究高考实验试题可知:近年来考查学生动手操作能力的试题几乎年年都有,这充分体现了学生亲自动手操作实验的必要性.本例题以“研究平抛物体运动”实验为例说明:为尽量减小实验误差,在对实验器材的安装、调整中,既要有严格的操作要求,又要有灵活处理的方法,学生手脑并用尤为必要.【例2】 在“研究平抛物体运动”实验中,某同学在建立直角坐标系时,有一处失误.设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误.(1)观察如图5—4,可知,他失误之处是___________.(2)他根据记录建立坐标系,运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比_______________.(选填“偏大”、“相等”或“偏小”).解析 (1)坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处,即在槽口正上方r(r 为小球半径)处.而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处.(2)如图5—5所示,正确的坐标系横轴应建立在x’处,原点应在O’处.在轨迹上取点P ,其坐标值真实值为(x’,y’),测量值为(z ,y),其中y’>y,x’=x真测真测,’,t t gy t g y t <∴==22而 真测真真测测,因此,v v t x v t x v <==' 当套用课本实验原理而又错取坐标原点时,该同学得到的测量值偏大.点评无论将坐标原点是取在飞离槽口的球心处,还是将原点取在槽口处,只要认清平抛运动在水平方向、竖直方向运动性质,就可这样处理:如图5—6所示.在竖直方向上: gs s g s T gT s yy I -===∆ ,2 在水平方向上: v 0=x/T当改用通用方法处理时,小球平抛初速度测量值会与真实值相吻合.【例3】在“研究平抛物体运动”的实验中,某同学记录了运动轨迹上三点A 、B 、C ,如图5—7所示,以A 为坐标原点,建立坐标系,各点坐标值已在图中标出.求:(1)小球平抛初速度大小;(2)小球做平抛运动的初始位置坐标.解析 (1)如图5—7所示,小球在彻段、13(2段水平位移相等,而小球在水平方向作匀速运动,因此小球在这两段的运动时间t AB =t BC =T .小球在竖直方向作匀加速运动,由△s=aT 2得 25cm 一15cm=lOOcm /s 2·T 2, T=O .1s 小球在水平方向上作匀速运动,有v 0=10cm/0.1s=lcm /s=lm /s .(2)由于小球在竖直方向上作匀加速直线运动,小球在B 点的竖直分速度大小等于AC 段在竖直方向平均速度大小.v By =0.4/0.2=2(m/s)设小球从抛出点0到B 点历时为t OB ,有t OB =v By /g=0.2s小球从抛出点0到A 点历时:t OA =t OB —T=O .1s因此, x OA =v 0t OA =lOcm , y OA =221OA gt =5cm 故0点坐标值为(一10,一5).点评在学习中应该学会认识事物的本质,而不是肤浅地看表象;例如在解决本例题时,我们关键在于抓住其运动本质,而不是生搬硬套某种解题方法.不少学生将图5—7中的A 点作为小球抛出点,运用公式x=v 0ty=1/2gt 2必然导致求解错误.在此实验中,由于一些偶然因素对实验者和实验仪器的影响会造成误差(称偶然误差),减小这类误差的方法是通过多次实验测量、计算最后结果再求其平均值.在应用平均法测量间接测量的物理量时,要平均的是待测量(平抛初速度),而不是直接测量的物理量.如图5—8所示,斜槽末端切线略向下倾斜,设其切线(虚线)与水平成θ角.在处理数据时,取小球运动轨迹上某点P 点坐标(x ,y),设通过测量计算的小球飞到P 点的时间为t 测,而小球真实的运动时间为t 真,则有真测t gy t >=2 设小球平抛初速度的测量值、真实值分别为t 测、t 真,有 v 测=x/t 测, v 真= θcos 1⋅真t x因此 v 测< v 真即当斜槽末端切线向下倾斜时会导致小球平抛初速度测量值偏小.【能力跟踪训练】1.在“研究平抛物体运动”实验中,白纸在木板上的固定情况如图5—9所示,正确的做法是 ( )2.在做“研究平抛物体运动”实验中,应采取下列哪些措施减小实验误差?A .斜槽轨道末端切线必须水平B .斜槽轨道必须光滑C .每次要平衡摩擦力D .小球每次应从斜槽同一高度释放3.一个学生在“研究平抛物体运动”的实验中描出了如图5-10所示的几个实验点,其中偏差较大的实验点B 产生的原因可能是 ( )A .小球滚下的高度较其它各次高B .小球滚下的高度较其它各次低C .小球在运动中遇到其它各次没有遇到的阻碍D .小球开始滚下时,实验者已给它一个初速度4.在“研究平抛物体的运动”的实验中,要在白纸上作x0y 坐标,其中确定y 轴的方法是 ( )A .先过斜槽末端O 作水平线,再作此水平线的垂线B .过斜槽末端0作一条竖直线C .利用重垂线画出通过斜槽末端0的竖直线.D .取白纸的竖直边缘为y 轴5.在“研究平抛物体运动”的实验中,为了描出物体的运动轨迹,实验应有下列各个步骤:A .以0为原点,画出与y 轴相垂直的水平方向x 轴;B .把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上,使由斜槽上滚下、抛出的小球正好从纸片的方孔中通过,用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置;C .每次都使小球从斜槽上固定的标卡位置开始滚下,用同样的方法描出小球经过的一系列位置,并用平滑的曲线把它们连接起来,这样就描出了小球做平抛运动的轨迹;D .用图钉把白纸钉在竖直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽;E .把斜槽末端拉高一个球半径处定为0点,在白纸上描出0点,利用重垂线在白纸上画出过0点向下的竖直线,定为y轴.在上述的实验步骤中,缺少的步骤F是____________________________________.在实验中,实验步骤的正确顺序是:________________.6.如图5—11所示,用频闪照相法测当地重力加速度时,用10次/秒的闪光照相机对正在做平抛运动的球拍摄的照片.背景是每格边长为5cm的正方形格子.试分析照片求当地重力加速度.【答案与提示】1.C(在描述小球平抛运动轨迹时,要在白纸上建立直角坐标系,其坐标原点应取在小球脱离槽口时小球重心处,因此:(a)安装白纸时,应将其左靠、对齐桌面边缘(而不是槽口),且白纸上边缘要高于斜槽末端;(b)白纸面积大小要合适,尽量盖满木板,从而使描出的平抛运动轨迹较长(从白纸的左上角到右下角).) 2.A、D(当斜槽末端切线没有调整水平时,小球脱离槽口后并非作平抛运动.但在实验中,仍按平抛运动分析处理数据,所得的初速度的测量值与真实值肯定不相符,故斜槽末端切线不水平会造成误差,选项A正确.每次释放小球时,只要让它从同一高度、无初速开始运动,在相同的情形下,即使球与槽之间存在摩擦力,仍能保证球作平抛运动的初速度相同,因此斜槽轨道不必要光滑,更不必平衡摩擦力.选项D正确,B、C中的措施是不必要的.) 3.B、C(观察描点可知:B点偏差到平抛运动轨迹之下.其原因之一可能是由于小球平抛初速度比其它各次偏小,而导致平抛初速度比其它各次小的原因可能是:(a)小球在斜槽上释放的初位置高度偏低;(b)小球在运动中遇到了其它各次没有遇到的阻碍.如小球滚下的初位置偏高或小球开始滚下时,实验者不小心给它一个初速度,则描出的该点应在平抛轨迹线之上.)4.C(要准确确定坐标系y轴,需明确以下几点:(1)确定坐标轴,需使用重垂线.先确定y 轴方向,再用三角板确定2轴;(2)坐标原点在斜槽末端之上厂处(厂为小球半径),因此y 轴位置应通过斜槽末端处.在安装木板时,应使木板左边缘紧靠桌面边缘,因而白纸的左边缘应在斜槽末端的左边,故不可能取白纸的竖直边缘为y轴.)5.在“研究平抛物体的运动”实验中,影响研究、测量误差的重要因素之一是斜槽末端切线是否水平,而本题提供的步骤中正缺少对斜槽的调整.其安装、调整要求是:(a)斜槽末端应伸出桌面边缘之外;(b)斜槽末端切线应水平,具体操作方法是:调整斜槽,并将小球放在斜槽末端,轻轻拨动小球,若小球可停留在槽末端的任何位置,说明斜槽末端切线已调整呈水平.因此,(1)缺少的步骤F是:调整斜槽,使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置,说明斜槽末端切线已水平.(2)实验步骤的正确顺序是D、F、E、A、B、C6.10m/s2相机拍照时间间隔为:T=0.1s,由于平抛运动物体在竖直方向上所做的分运动为匀变速直线运动,所以根据△s=aT2得5L一3L=gT2,g=2L/T2=(2×0.05)/0.12=lOm/s2(提示:照片上第一拍照点并不是小球作平抛运动的初位置,因而在小球由第一拍照点到第二拍照点的竖直分运动中,不能运用3L=1/2gT2进行计算.)。