平抛运动的实验

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1、斯那探究点点落实3实验：研究平抛运动学习目标1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线.3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法.知识探究、描绘平抛运动的轨迹1 .实验原理用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹.2 .实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、白纸、铁架台.3 .实验步骤(1)按图1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).图1(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点Q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

2、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.4 .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白纸的左上角一直到达右下角为

3、宜.二、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法一公式法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，轨迹上各点的坐标应具有y=ax2的关系，而且同一轨迹a是一个特定的值.2 .验证方法用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入y=ax2中求出常量a,看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数.方法二图象法建立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值，在yx2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.三、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

4、上任取一点，测出该点离坐标原点的水平位移x及竖直位移V，就可求出初速度V0.因x=v0t,y=2gt2,故vo=x2gyA.让小球多次从释放，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.2.平抛轨迹残缺（即无抛出点）在轨迹上任取三点AB、C（如图2所示）,B.按图安装好器材，注意，记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线.图2(2)上述实验步骤的合理顺序是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.完成上述步骤，将正确的答案填在横线上.用L、g表木）,其值使AB间及RC间的水平距离相等，由平抛运动的规律可

5、知AB间与B、C间所用时间相等，设为已知图中小方格的边长L=cm,则小球平抛的初速度为Vo=（(取g=m/s2)2A h= hBC hAB= gt（4）b点的速度Vb=.（用L、g表示）hBC hAB所ut= V-g-解析（1）这种方法，需让小球重复同一个平抛运动多次，才能记录出小球的一系列位置，故必须让小球每次由同一位置静止释放.斜槽末端切线水平，小球才会做平抛运动.x所以初速度V0=f=xghBChAB.（3）由Ax=aT2得两点之间的时间间隔T=L2Lg,所以小球的初速度丫0=斤=2/Lg,代入数据得vo=m/s.典例精折3L3,Lgvby2t-,由Vb=qVby+V0得 Vb= /9L

6、g+4Lg=例1如图3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:答案（1）同一位置静止(2)BAC(3)2,Lgm/s例2在做“研究平抛运动”斜槽末端切线水平(4)2yrg的实验中，为了确定小球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至水平，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

7、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=cm,AB间距离yi=cm,RC间距离y=cm.请回答下列问题：（g取m/s2）图4C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（）（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求得小球初速度的表达式为vk（用题中所给字母表示）.（3）小球初速度的测量值为m/s.解析（1）为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同.（2）由题意知，A到B、B到C的时间相等，设为T,A.只能说明上述规律中的第条B.只能说明上述规律中的第条

8、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6所示（虚线为正方形格子）.答案 （1）见解析 （2） xJy-gy 由Ay=gTT=yg/?又x=V0T,所以vo=x：=xgy2-y1(3)代入数据得vo=m/s已知汽车长度为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=10m/s2）.例3（1）平抛物体的运动规律可以概括为两点：水平方向做匀速直线运动；竖直

9、方向做自由落体运动.如图5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CE上，然后切断电磁铁解析（1）由于左端小铁球平抛的同时，右端小铁球开始做自由落体运动，且两球同时落地，说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动，也做自由落体运动，但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动，故只有B正确.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:(2)汽车在竖直方向做自由落体运动，由Ah=gf可得，两次曝光的时间间隔为图721水平初速度vo=Y=错误！m/s=12m/s.前三个像中，中间位置车的竖直速度为31vy=2=错证!m/s=9m/s(1)甲同学采用如图7甲所示

10、的装置.用小锤击打弹性金属片,自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变汽车从开始运动到中间位置的竖直位移为22Vy9hi=m=2g2X10从抛出点到地面的高度为h2=hi+21=+2xm=m.答案(1)B(2)12达标检测当堂检测巩固反馈1.在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，下列图中所示坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是()答案C使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开,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MN,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

11、有电磁铁C、D;调节电磁铁GD的高度使AOBD从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度V。相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁CD上，然后切断电源，使两小球同时以相同的初速度V。分别从轨道MN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，这说明答案(1)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球平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动解析(1)通过对照实验，说明两球具有等时性，由此说明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.3.甲同

12、学在做“测量平抛运动的初速度”的课题研究时，得到如图8所示一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中每个方格边长为5cm,g取10m/s2,则闪光频率是Hz，小球做平抛运动的初速度Vo=m/s.1.利用如图1所示的装置研究平抛运动的特点，让小球多次沿同一轨迹运动，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，下面说法不正确的是（）图8答案102解析因为XAB=XBC,所以tAB=tBC,在竖直方向上，由Ay=gT2得7X5X=10T2,解得T=s,故闪光频率为10Hz.，一.、x一水平速度vo=t=错误！m/s=2m/s.40分钟课时作业、选择题（15全为单项选择题）A.通过调节

13、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.每次必须在斜槽上的同一位置由静止释放小球D.小球运动时不应与木板上的白纸（或坐标纸）相接触答案B解析要使小球做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，A正确.要使小球每次抛出的初速度相等，释放小球时必须在斜槽上同一位置由静止释放，B不正确，C正确.小球离开轨道后，仅受重力作用，不能有摩擦，D正确.2 .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（）小球开始滚下的高度小球在空中飞行的时间运动轨迹上某点P的水平坐标运动轨迹上某点P的竖直坐标A.B.C.D.答案C解析由平抛运动规律，竖直方向y=；gt：水平方向x=v0t,因此v

14、o=xJ，可见只要测得轨迹上某点P的水平坐标x和竖直坐标v,就可求出初速度V。，故C项正确.3 .某实验测平抛运动的初速度时产生误差，与误差无关的是（）A.弧形槽与球间有摩擦B.弧形槽末端切线不水平5.某物理实验小组利用如图3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),2所20 痫却 WieI DC.小球受空气阻力D.小球每次自由滚下的位置不同答案A解析要保证每次实验时，小球平抛的初速度的大小和方向相同，需使小球每次从同一位置由静止释放，弧形槽末端应水平；弧形槽与小球间的摩擦不影响小球每次平抛的初速度的一致性；小球受的空气阻力使它不具备做平抛运动的条件.4.如图2所示，

15、在粗糙水平桌面上用练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞出后做平抛运动.用刻度尺测出下列哪一组数据可以求出钢球离开水平桌面时的速度（）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（）图3答案A提供的实验器材有：弹射器（含弹丸,A.钢球在练习本上滚下的距离、钢球释放点离桌面的高度B.水平桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离C.钢球释放点离桌面的高度、钢球在水平桌面上运动的距离D.

16、钢球释放点离桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离答案B解析钢球沿桌面飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律得y=2gt2,x=v0t,联立解得V0=x、倡，故要求出钢球离开水平桌面时的速度，需测量水平桌面的高度y、钢球落地点与桌边的水平距离x,B项正确.1o2h解析设小球做平抛运动的竖直高度为h,由h=-gt2,得t=yg,在水平方向上有x=vot,即平抛运2h动的水平位移x=V0、Jw，可见x与V0成正比，在速度标尺上的速度值应该是均匀分布的，选项A正确.二、非选择题6.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.如图4所示）、铁架台（带有夹具）、米尺.(1)画出实验示意图.(2

17、)在安装弹射器时应注意：.(3)实验中需要测量的物理量(在画出的示意图中用字母标出):.(1)实验时下列哪些操作是必须的(填序号)将斜槽轨道的末端调成水平.(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(2)安装时要注意弹射器应固定，且弹射器发射方向应保持水平.(2)由于 Xab= Xbc= A x= cm,所以小球从 A运动到B与从B运动到C的时间相同,设此时间为t.7.某同学采用如图5甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验.据 y2 yi= gt2 得错误！s = s用天平称出小球的质量.每次都要让小球从同一位置由静止开始运动.(2)实验时此同学忘记在白纸上记

18、录小球抛出点的位置，于是他根据实验中记录的点迹描出运动轨迹曲线后，在该段曲线上任取水平距离均为Ax=cm的三点A、RC,如图乙所示，其中相邻两点间的竖直距离分别为yi=cm,y2=cm.小球运动过程中所受空气阻力忽略不计.请你根据以上数据帮助他计算出小球的初速度vo=m/s.(g取10m/s2)答案(1)(2)解析(1)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，斜槽的末端要调整成水平，对.该实验不用测小球的质量，错.为了保证小球每次离开斜槽时的速度都相同，每次都要让小球从斜槽上同一位置由静止开始运动，对.(3)实验中需测量弹丸射出的水平距离x和弹射器与水平地面的高度差h.(4)在弹射器高度不变的

19、情况下多次实验，取Xi、X2Xn的平均值x作为实验数据.甲Ax一故初速度vo=-J=错反！m/s=m/s.8.小球A由斜槽滚下，从桌边水平抛出，当它恰好离开桌边缘时小球B从同样高度处自由下落，频闪照相仪拍到了B球下落过程的四个位置和A球的第1、2、4个位置，如图6所示.已知背景的方格纸每小(2)根据 Ay=4L= gf,解得 g = =错误！ m/s 2=s2. 3L 一(3)小球A离开桌边时的速度 丫0=斤=错反！ m/s = m/s.格的边长为cm,频闪照相仪的闪光频率为10Hz.图6(1)请在图中标出A球的第3个位置；(2)利用这张照片可求出当地的重力加速度大小为m/s2;(3)A球离开桌边时的速度大小为m/s.答案(1)见解析图(2)(3)解析(1)平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，所以相同时刻A球与B球等高，水平方向上相等时间内的位移相等，所以2、3两个位置的水平位移和3、4两个位置的水平位移相等，如图所示.