高中物理新教材实验-平抛运动规律的探究.doc

. .平抛运动规律的探究实验目的：（1）利用有连拍功能的数码相机或摄像机获得平抛运动的轨迹；（2）利用DIS实验研究平抛物体的飞行时间t和下落高度h、初速度v0之间的关系；平抛物体的射程x与v0、t之间的关系。实验器材：有连拍功能的数码相机或摄像机，以及由斜面滑槽和支架、金属小球、光电门传感器、碰撞传感器等组成的DIS平抛运动实验装置。实验原理1平抛物体的运动可以看作是水平方向的和竖直方向的的合运动匀速直线运动，自由落体运动。2只要使小球每次都在斜槽上的同一位置从静止开始自由滚下，就可以保证小球离开斜槽末端具有，再设法确定小球轨迹上的，把它们用平滑曲线连接起来就可以得到一条较准确的小球作平抛运动的轨迹相同的初速，几个点。3以平抛出发点为原点，水平方向为x轴，竖直向下为y轴建立坐标系，设平抛初速为v0，飞行时间为t，则对平抛运动轨迹曲线上任意一点的坐标（x，y）都有：x，y。若测出某点坐标（x，y），则可求得平抛运动初速度v0v0t，gt2，x。实验步骤1 控制斜槽导轨的水平槽口高度，让小球从斜槽的不同高度斜槽导轨处滚下，以4种不同的速度冲出水平槽口在空中做平抛运动。利用安置在槽口的光电门传感器测量小球平抛运动的初速度v0，利用安置在底板上的碰撞传感器测量小球的飞行时间t。并显示在计算机屏幕上。落地点的水平距离x由底座上的标尺读出。将这些数据记录在预先设计好的表格中。高度hmv0/m·s10x/m0t/s2 改变斜槽水平槽口的高度，重复步骤1中的实验，将显示在计算机屏幕上的这些数据记录在预先设计好的第二X表格中。高度hmv0/m·s10x/m0t/s3 用数码相机的连拍功能（或摄像机），在上述两组实验中，各选一次实验，拍摄小球做平抛运动的过程，将所摄得的一组照片输入计算机中，然后进行处理，并将这些照片图像叠合在一起以获得小球做平抛运动的轨迹。数据处理1 根据表中物体抛出时的高度h和初速度v0的数据，分别计算出射程和飞行时间的理论值，然后与相应的实验数据进行比较，进行分析，得出结论。2 考察由数码相机所得到的小球做平抛运动的轨迹图象，分析由此得到的某些信息，如水平分速度、竖直分速度等。相关习题1 关于研究平抛运动的实验，下述正确的是CD（ ）（A）斜槽必须是光滑无摩擦的（B）所用小球的半径越大则所测得的初速度越精确（C）实验所需唯一测量工具是毫米刻度尺（D）小球越重所测量得的初速度越精确2 （2007闵行）实验室的斜面小槽等器材装配如图甲所示的装置钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动，设法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所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。（l）某同学在安装实验装置和进行其余的操作时都准确无误，他在分析数据时所建立的坐标系如图乙所示。他的错误之处是（1）直角坐标系的原点应建在小球飞离斜槽槽口时球心的水平投形点处它在槽口正上方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分 （2）偏大（2分）_。（2）该同学根据自己所建立的坐标系，在描出的平抛运动轨迹图上任取一点（x，y），运用公式v0x求小球的初速度v0，这样测得的平抛初速度值与真实值相比。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）52003216x/cmy/cm乙ABCD甲3 （2007松江）图甲是研究平抛运动的实验装置示意图，小球从斜面上一定高度处从静止释放，经过一段水平轨道后落下。图乙是实验后在白纸上描出的轨迹和所测数据：（1）请在图甲中的白纸ABCD上标出小球平抛运动的起始点O，并画出 Ox、Oy轴。（2）水平轨道的作用是；在实验中，需要小球重复运动。每次都使小球从同一位置开始运动的原因是16（1）如右图所示（2分）（2）使初速度水平，保证每次小球做平抛运动的初速度相同（2分）（3） 1.6（2分）_。（3）根据图乙中数据，可以算出此平抛运动的初速度v0m/s。4 （2000XX）右图为用频闪摄影方法拍摄的研究物体作平抛运动规律的照片，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运动的轨迹；BB为B球以速度v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结论：作平抛运动的物体在水平方向作匀速直线运动，在竖直方向作自由落体运动（或平抛运动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成）。5 （2003XX）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C（）（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6 （2008杨浦期末）物体做平抛运动的规律可以概括为两点：（1）在水平方向做匀速直线运动；（2）在竖直方向做自由落体运动。图所示为一种研究物体做平抛运动规律的实验装置，其中A、B为两个等大的小球，C为与弹性钢片E相连的小平台，D为固定支架，两小球等高用小锤击打弹性钢片E，可使A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，做自由落体运动。在不同的高度多次做上述实验，发现两球总是同时落地，这样的实验结果B（ ）（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）能同时说明上述两条规律（D）不能说明上述两条规律中的任意一条7 测得小球的平抛运动轨迹如图所示，根据图示给出的数据，可计算出该小球平抛运动的初速度v0_m/s。（g取9.8m/s21.6）x1x2y1y2OxyHABS（a）（b）8 （2007浦东）（1）如图（a）所示的实验装置：小球A沿竖直平面内的轨道滑下，轨道末端水平，A离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时从同一高度自由下落。改变整个装置的高度H做同样的试验，发现位于同一高度的小球A、B总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后（1）竖直方向的分运动是自由落体运动；（2）63cm。（2）在某次实验中，测得小球A的平抛运动轨迹如图（b）所示，已知O点是小球做平抛运动的抛出点，x142cm，y119.6cm，y244.1cm，可计算出x2cm。（g取9.8m/s2）9 （2008宝山期末）为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表：序号抛出点的高度（m）水平初速度（m/s）水平射程（m）10.2020.4020.2030.6030.4520.6040.4541.250.8020.860.8062.4以下探究方案符合控制变量法的是A（）（A）若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据（B）若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据（C）若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据（D）若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据10 （2008闵行期末）如图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角，获得不同的射程x，最后作出了如图b所示的xtan图象，g10m/s2。则：0 0.5 tanx/mxv00 tanx0.1第17题图a图b图c（1）由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0。实验中发现超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为m（1）1m/s （2分） 0.7m（） （2分） （2）释放位置变高（释放时有初速度）（2分）。（2）若最后得到的图象如图c所示，则可能的原因是（写出一个）。11 在研究小球的平抛运动规律的实验中，某同学记录下一段抛物线，以及水平轴Ox，如图所示。现在给你刻度尺，重力加速度g为已知，问如何测算此小球作平抛运动的初速度v0的大小v0。12 某同学做平抛运动的实验时，未记下槽末端位置，也就没找到坐标原点O的位置，但他画下了重垂线的位置，即竖直方向y轴找到，抛物线中间一段轨迹也画出，如图所示。若A与B之间的竖直高度差为h，它们到y轴的水平距离分别为x1和x2。那么此小球作平抛运动的初速度v0v0。. .jz.