实验14 研究平抛运动（原卷版）

1、实验十四研究平抛运动（原卷版）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yax2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xv0t、ygt2得初速度v0x.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；

2、(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：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OA22L，OA33L，由A1、A2、A3向下作垂线，与轨迹的交点记为M1、M2、M3.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yax2，a是常量用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入yax2中，求出常量a.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

3、，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(g10 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L5 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“

4、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|y1y2|_ m，|y1y3|_ m，|x1x2|_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

5、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【

6、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L1.2 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ACBD，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

7、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

8、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yax2，若设初速度为v0，重力加速度为g，关系式中的a应等于()ABCD(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

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