平抛运动实验(经典题型).doc

1、平抛运动实验（全面）1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2实验原理平抛物体的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的合运动。使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标 x 和 y，根据公式 和 ，就可求得： ，即为做平抛运0xvt21yat02gvxy动的初速度。3参考案例（1）案例一：利用平抛运动实验器（如同 4-7-1 所示） 。图 4-7-1 A、斜槽末端切线必须水平B、每次从同一位置无初速释放小球，以使小球每一次抛出后轨迹相同，每次描出的点在同一轨迹上C、安装实验装置时，要注意

2、使轨道末端与图板相靠近，并保持它们的相对位置不变D、要用重垂线把图板校准到竖直方向，使小球运动靠近图板，又不接触图板E、坐标原点不是槽口末端点，应是球在槽口时，球心在图板上的水平投影点 OF、球的释放高度要适当，使其轨迹不至于太平也不至于太竖直，以减小测量误差G、计算初速度时，应选离 O 点远些的点（2）案例二：利用水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹。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。（3）案例三：利用数码照相机或数码摄像机更精细地探究平抛运动。(如图 4-7-2)图 4-7-24、重点难点例析【考点一】平抛运动的实验步骤及注意事项【例 1】在“探究平抛运动的运动

3、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，将正确的答案填在横线上。上述实验步骤的合理顺序是 。图 4-7-4O xy图 4-7-3【变式训练】 如图 4-7-3 所示是研究平抛运动的实验装置简图，图 4-7-4 是实验后白纸上的轨迹图。 说明图 4-7-4 中的两条坐标轴是如何作出的。 说明判断槽口的切线是否水平的方法。 实验过程中需要经

4、多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应注意什么？【考点二】求平抛运动的初速度【例 2】在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学只在竖直板面上记下了重锤线 y 的方向，但忘记了平抛的初位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图 4-7-5 所示。现在曲线上取 A、B 两点，量出它们到 y 轴的距离，AA=x 1， BB=x2，以及 AB 的竖直距离h，用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大？图 4-7-5AAB Byhx2x1变式训练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=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图 4-7-6 中 a、b

5、、c、d 所示，则小球平抛的初速度为v0 （用 L、g 表示） ，其值是 。 （g 取 9.8m/s2）图 4-7-6a bcd【平抛运动的案例分析】【例 3】如图 4-7-7 所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做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： 图 4-7-7A ABCC B【变式训练】如图 4-7-8 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）时撞开接触开关

6、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 两个小球总是同时落地，该实验现象说明了 A 球在离开轨道后（ ）BAS H图 4-7-8A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自我检测1在“探究平抛物体运动的规律”的实验中，小球做平抛运动的坐标原点位置应是（设小球半径为 r） （ ）A斜槽口末端 O 点 B斜槽口 O 点正上方 r 处C槽口 O 点正前方 r 处 D小球位于槽末端时，球心在竖直木板上的水平投影点2在做“探究平抛运动在水平方向的

7、运动规律”的实验时，每次须将小球从轨道同一位置无初速释放（如图所示） ，其目的是使小球（ ）A.抛出后只受重力 B. 抛出后轨迹重合 C.抛出后初速度大小相等 D. 抛出时的速度方向水平3研究平抛物体的运动，在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即不太大，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.保证小球运动的轨道是一条抛物线4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

8、程（m）1 0.20 2 0.402 0.20 3 0.603 0.45 2 0.604 0.45 4 1.25 0.80 2 0.86 0.80 6 2.4以下探究方案符合控制变量法的是（ ）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 2、4、6 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5如图所示，用频闪相机拍摄“研究物体做平抛运动规律”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

9、光滑水平面上以速度 v 运动的轨迹；BB为 B 球以速度 v 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（ ）A.平抛运动水平方向的分运动是自由落体运动B.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动C.平抛运动可分解为水平方向的自由落体运动和竖直方向的匀速直线运动D.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6、.某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中忘了记下槽末端的位置 O，如图所示，A为物体运动一段时间后的位置，根据图象求出物体做平抛运动的初速度为（g 取 10m/s2）（ ）A.10m/s B.10cm/s C.20m/s D

10、.200cm/s7一个同学在做研究平抛运动实验时，只在纸上记下 y 轴位置，并在坐标纸上描出如下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=x1，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 v0 为（ ）A. B. C. D. 8图 4-7-9 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 g=10m/s2，那么：图 4-7-9ABC（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 点时的速度是 m/s9 如图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不

11、同高度处，轨道的末端水平，在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球 A、B，断开开关，两个小球同时开始运动离开圆弧轨道后，A 球做平抛运动，B 球进入一个光滑的水平轨道，则：（1）B 球进入水平轨道后将做 _ 运动；改变 A 轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到 A 球正好砸在 B 球上，由此现象可以得出的结论是： _ （2）若某次两个小球相碰的位置恰在水平轨道上的 P 点处，固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为 5cm，则可算出 A 铁球刚达 P 点的速度为 _ m/s （g取 10m/s2，结果保留两位小数）10如图所示

12、，为“研究平抛物体的运动”的实验装置（1）实验室提供了如下器材：小钢球，固定有斜槽的木板，坐标纸，重锤线，铅笔，秒表，图钉其中不必要的器材是 _ ；（2）某同学在做实验时，注意了如下事项：A将小钢球轻轻放在斜槽末端时，小球能自动滚下；B小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放其中存在问题的是 _ （填写选项前字母） ，应该如何调整： _ （3）正确操作后，该同学以斜槽末端为坐标原点 O 建立坐标系，水平方向为 z 轴，竖直方向为 y 轴，在坐标系中描绘出小球的运动轨迹在轨迹上选取几个不同的点，其中一个点的坐标为（x 0，y 0） ，则利用 x0、y 0 和当地重力加速度 g，计算小球做平抛运动初速

13、度v0 的表达式为 v0= _ （4）为了减小由于测量带来的误差，该同学根据所测得的数据，以 y 为横坐标（y 为竖直方向位移） ，以 x2 为纵坐标（x 为水平方向位移） ，在坐标纸上画出相应的图象，发现图象为过原点的直线这位同学测出该直线的斜率为 k，则利用 k 和当地重力加速度 g，计算小球做平抛运动初速度 v0 的表达式为 v0= _ 11某同学利用图 1 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 2 所示图 2 中水平方向与竖直方向每小格的长度 L 均为 0.10m，P 1、P 2

14、和 P3 是轨迹图线上的 3 个点完成下列填空：（重力加速度 g 取 9.8m/s2）（1）若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用图中读取的数据求出小球从P1 运动到 P2 所用的时间为 _ ，小球抛出后的水平速度为 _ （均用L、g 表示） （2）小球运动到 P2 时的速度为 _ （用 L、g 表示） ，其值为 _ m/s12 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，则： （1）由图 b 可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度 v0= _

15、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（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） _ 课后习题：1.在做“探究平抛物体的运动”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，将你认为正确选项前面的字母填在横线上： 。（a）实验所用的斜槽要尽量的光滑，以减小摩擦（b）通过调节使斜槽的末端保持水平（c）每次释放小球的位置必须相同（d）每次必须由静止释放小球（e）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（f）小球运动时不应与木板上的白纸相碰撞（g）将球的位置记录

16、在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）某同学在记录的白纸上画出小球运动轨迹如图所示，其中有一次实验记录位置 C 远离他所描好的运动轨迹，分析造成这一结果的可能原因，写出一种可能性 （3）实验中测得 A 点的坐标为（ 9cm，5cm） ，根据这个数据求得小球的初速度为 m/s2.在做“探究平抛物体的运动”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 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 4-7-10 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 4-7-10 中 、 ）

17、，槽间0P1距离均为 。把覆盖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d槽中，每次让小球从斜轨的一同位置由静止释放。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 。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图 4-7-11 所示。d图 4-7-10 图 4-7-11（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 ，是为了_ 。d（3）在图 4-7-11 中绘出小球做平抛运动的轨迹。4.试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速的实验方法。提供实验器材：弹射器（含弹丸，见图 4-

18、7-12） ；铁架台（带有夹具） ；米尺。4-7-12（1）在安装弹射器时应注意 。（2）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出） 。（3）由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等，在实验中应采取的方法是 。（4）计算公式 。5一个同学做“探究平抛物体的运动”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 4-7-13 所示的一段曲线。如何只用一把刻度尺算出这个物体的初速度？根据下面的提示，把方案的具体内容及初速度表达式表述出来。在曲线上取三点，测量出相应距离。y图 4-7-136利用单摆探究小球平抛运动规律，设计方案如图 4-7-15（a）所示

19、，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，悬点到木板的距离 OOh（hL） 。OOA PBCM N(a)v0s2/m2cosO 0.5 1.01.02.0(b)4-7-15（1）电热丝 P 必须放在悬点正下方的理由是： 。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的 C 点，OCs，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，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、cos 为横坐标，得到如图 4-7-15（b）所示图像。所以当 30时，s 为 m；若悬线长 L1.0m，悬点到木板间的距离 OO为 .