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3 实验：研究平抛运动,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抛物线 3会计算平抛运动的初速度,方法一 描迹法 (1)实验装置如图531所示 (2)实验目的：描绘平抛运动的轨迹,描绘平抛运动的轨迹,图531,(4)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 (5)实验步骤 安装斜槽轨道，使其末端保持水平； 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； 以小球在槽口时球的重心在木板上的投影点为坐标原点，沿重垂线画出y轴；,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； 重复步骤，在坐标纸上记录多个位置； 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,(6)实验过程中的注意事项 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； 小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下； 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； 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,方法二 喷水法 如图532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，且水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴 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，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运动的轨迹描在玻璃板上,图532 图533,方法三 频闪照相法 现代影像技术的发展为我们研究平抛运动的轨迹提供了方便若能拍摄到物体做平抛运动的几张照片如图533所示，就能描绘出平抛运动的轨迹了用数码相机的摄像功能或用数码摄像机都能实现，有条件的学校也可用频闪照相的方法来实现,1(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,解析 还需要的器材是坐标纸和重垂线做平抛运动的实验时，斜槽末端必须水平，以保证小球做平抛运动为使小球运动轨迹相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置无初速滚下描点法画物体运动的轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点应舍去 答案 (1)BE (2)AD,1.判断方法 (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)如图图535所示，在x轴上作出几个点A1、A2、A3、，由A1、A2、A3、向下作垂线，与轨迹的交点记为M1、M2、M3、.,平抛运动的轨迹的判断,图535,(3)设轨迹就是一条抛物线，则M1、M2、M3、各点的y坐标与x坐标应该具有的关系为yax2，a是常量 (4)用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入yax2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,2结论：平抛运动的轨迹是一条抛物线，其运动可以看成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运动 3判断轨迹是否为抛物线的另一种方法图象法 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图534为频闪照相法拍摄的三个同时由同一点出发的小球的运动情况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_,图534,解析 将B球与A球相比较可以看出，在同一时刻，在水平方向上B球与A球在相同位置，说明B球水平方向上与A球的运动是相同的，即B球在水平方向上做匀速直线运动将B球与C球的运动相比较，在同一时刻，B球在竖直方向上的位置与C球是相同的，说明B球在竖直方向上与C球的运动是相同的，即B球在竖直方向上做自由落体运动 答案 做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动,以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴，竖直向下方向为y轴，建立平面直角坐标系 (1)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、y.,计算平抛运动的初速度(已知轨迹和抛出点),3.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L1.25 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图536中a、b、c、d所示，则,图536,(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？,【典例1】 在探究平抛运动的规律时，可以选用如图537所示的各种装置图，则以下操作合理的是 ( ),对实验装置和实验原理的考查,图537,A选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 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除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像以获得平抛运动的轨迹,解析 小球下落的速度很快，运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落地的先后顺序，应听声音，选项A不合理；竖直管的上端A应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，A处的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，选项B正确；只有每次从同一高度由静止释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，选项C错误；获得每秒15帧的录像就等同于做平抛运动实验时描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，选项D正确 答案 BD,研究平抛运动的实验原理是：把平抛运动看做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运动高考中常常通过变通实验装置、变通操作方法等达到验证实验的目的，考查同学们利用课本知识解决实际问题的能力,【跟踪1】 在如图538所示的装置中，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，调节电磁铁C、D的高度，使ACBD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等将小铁球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v0同时分别从轨道M、N的末端水平射出实验结果是两个小铁球同时到达E处，发生碰撞增大或者减小轨道M的高度，再进行实验，结果两个小铁球总是发生碰撞该实验现象说明了： (1)_； (2)_,图538,解析 将P球在水平方向上的运动，在不同竖直高度的情况下与Q球对比，发现P、Q两球总是相碰，即P球在水平方向上的运动不因P球在竖直方向运动时间的长短而改变，总是和在水平面上匀速运动的Q球有完全相同的运动情况，所以本实验说明了：(1)平抛运动在水平方向上是匀速直线运动；(2)平抛运动在竖直方向上的分运动不影响水平方向上的分运动，即分运动具有独立性 答案 (1)平抛运动在水平方向上是匀速直线运动 (2)平抛运动的水平分运动与竖直分运动是彼此独立的,【典例2】 (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；竖直方向做自由落体运动如图539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 ( ),实验数据的处理方法,图539 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 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5310所示(虚线为正方形格子),图5310,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g10 m/s2) 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，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,答案 (1)B (2)12 11.25,已知轨迹，不知抛出点 (1)在轨迹曲线上取三点a、b、c，使xabxbcx0，如图5311所示,图5311,【跟踪2】 在研究平抛运动的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图5312所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，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槽口附近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；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，得到痕迹C.若测得木板每次移动的距离均为x10.00 cm.A、B间距离y14.78 cm，B、C间距离y214.58 cm.(g取9.80 m/s2),图5312 (1)根据以上直接测量的物理量求得小球的初速度为v0_(用题中所给字母表示) (2)小球的初速度的测量值为_ m/s.,一、对实验原理的理解及基本操作的考查 1在做平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，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用铅笔记录小球位置时，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 解析 斜槽末端水平是为了保证小球能水平抛出，选项A正确小球必须从静止释放，且释放位置相同，是为了保证小球每次抛出时的速度相同选项B错误，选项C正确小球运动位置的记录没有明确的要求，位置相对均匀即可，以便正确画出运动轨迹，选项D错误实验时木板要竖直，小球运动时不能与板上的白纸接触，选项E正确连线时，用平滑的曲线把各点连接起来，选项F错误 答案 ACE,2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_ 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，以过O点的竖直线为y轴，水平线为x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),二、实验数据的处理 3如图5313所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5 cm，如果g取10 m/s2，那么： (1)照相机的闪光频率是_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.,图5313,答案 10 1.5 2.5,4(1)研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差 ( ) A使用密度大、体积小的钢球 B尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 C实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下 D使斜槽末端切线保持水平,(2)某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为小球运动一段时间后的位置，根据如图5314所示，求出小球做平抛运动的初速度为_m/s.,图5314,解析 (1)研究平抛运动时，钢球体积越小，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,答案 (1)ACD (2)2.0,5某物理实验小组利用如图5315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 ( ),图5315,答案 A,三、创新拓展实验 6三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：,图5316,(1)甲同学采用如图5316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ACBD，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的下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_,(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片，图中每个小方格的边长为1.25 cm，则由图可求得拍摄时每_s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为_ m/s.(g取9.8 m/s2),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,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 (3)3.57102 0.7,7如图5317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,图5317,(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,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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