a03学生实验三描绘平抛运动的轨迹

1、大屯矿区第一中学一轮物理复习资料学生实验三 描绘平抛运动的轨迹实验目的（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研究平抛运动的飞行时间t与下落高度h，初速度v0间的关系;平抛物体的射程d与v0,t之间的关系等实验器材有连拍功能的数码相机或摄像机；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平抛实验装置【实验步骤】实验装置如图所示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

2、间t。并显示在计算机屏幕上。落地点的水平距离d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h=_mV0/m/s0d/m0t/s2改变水平槽口的高度，重复步骤1。高度h=_mV0/m/s0d/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。4.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。（t=，d=v0t）【实验结论】：1.空中飞行时间t只与下落高度h有关而与初速度无关。在相同高度上做平抛运

3、动的物体无论其水平速度多大，无论落地点的水平距离d多大，它的飞行时间都相同。2.水平飞行距离取决于初速和下落高度，当高度h一定时，平抛物体落地前飞行的水平距离d与其初速度v0成正比。这正是平抛物体水平方向的分运动保持惯性运动的结果。实验结论：_1、平抛物体运动的实际轨迹是-一条抛物线。2、平抛物体运动的水平分运动是-匀速直线运动。【注意事项】数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄约15帧照片，可用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图像的方格黑板做背景，就可根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。也可将拍摄的照片输入计算机，把多张图片合成一张，从而显示出

4、小球做平抛运动的轨迹。注意：如果小球从高度大约为1.5m处水平抛出，则小球从抛出到落地大约为0.5s，所以要选择连续曝光间隔小于0.1s的数码相机，以便能得到小球在空中时的45张照片。【巩固练习】1.如图所示为用颇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被水平抛出后的总动轨迹; 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:_ 2.（2013上海模拟）如图所示，在竖直板上不同高度处各固定两个完全相同的圆弧轨道，轨道的末端水平，在它们相

5、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球做_运动:实验过程中观察到A球正好砸在B球 上，由此现象可以得出_的结论。 (2)若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每边长均为5 cm，则可算出A铁球到达P点的速度为_m/s(取重力加速度g=10m/s2) 解：（1）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度小球A做平抛运动，小球B做匀速直线运动，当两小球相遇

6、时则说明小球平抛运动水平方向是匀速直线运动当同时改变两小球滚下的高度时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动故答案为：匀速直线运动；平抛运动在水平方向上是匀速直线运动（2）物体平抛运动因此有3. (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在离开轨道后_(2).该实验装置的设计思想所体现的物理思维方法和实验方法是：_(3)在某次实验中，测得小球A的平抛运动轨迹如图( b)

7、所示，已知0点是小球抛出的的抛出点， xl=42cm，y1=19.6cm，y2=44.1cm，可计算出x2=_cm 解：（1）球A与球B同时释放，同时落地，时间相同；A球做平抛运动，B球做自由落体运动；将球A的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，两个分运动同时发生，具有等时性，因而A球的竖直分运动与B球时间相等，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，说明在任意时刻在两球同一高度，即A球的竖直分运动与B球完全相同，说明A球在离开轨道后竖直分运动是自由落体运动；（2）根据平抛运动的基本规律得：4、如图所示，已知水平抛出的物体从抛出点A运动到B的过程中速度改变

8、量的大小为，且到B时速度方向与水平方向成角，不计空气阻力，则A、B两点间的水平距离为_，竖直高度差为_。（用、g表示）,5. 在做研究平抛运动规律平抛运动规律的探究实验中.槽口高为h，测得小球离开槽口的速度为Vo，小球做平抛运动的水平位移为d.落地时间为t.当小球从h=0.45m处下落得到数据如表a所示.第二次从0.8 m高处下落的实验数据表设计如表b所示. h=0.45m h=0.8m V0(m/s)0234d(m)00.600.901.20t(s)0.30.30.30.3V0(m/s)024d(m)0t(s) (1)从表(a)中第行数据可得出初步的结论是_(2)从表(a)中第、两行可得出的

9、初步结论是_(3)猜测平抛运动在竖直方向是自由落体运动. 在表(b)中的五个空格处填上可能出现的数据。解：（1）根据表（a）中第行数据可知在同一高度处以不同速度抛出的物体下落时间相同故答案为：在同一高度处以不同速度抛出的物体下落时间相同（2）从表（a）中第、两行可知：在同一高度处以不同速度抛出的物体，水平位移与抛出的初速度成正比故答案为：在同一高度处以不同速度抛出的物体，水平位移与抛出的初速度成正比（3）根据竖直方向 有：水平方向匀速运动，根据表（a）中数据得：故表（b）中数据，有：d2=v0t=0.8m d3=2vt=1.6m故答案为：d：0.8，1.6；t：0.4，0.4，0.46.某同学

10、设计一个测定平抛运动初速度的实验装置，设计示意图如图所示，0点是小球抛出点，在O点有一个频闪的点光源，闪光频率为30 Hz，在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，在小球抛出后当光源闪光时，在毛玻璃上有一个小球的投影点，在毛玻璃右边用照相机多次曝光的方法，拍摄小球在毛玻璃上的投影照片.己知图中O点与毛玻璃水平距离L= 1.2m.两个相邻小球投影点的实际距离=5cm，则小球在毛玻璃上投影点做_运动，小球平抛运动的初速度是_解：第一空：由于相机的曝光时间时一样的，所以若两个小球的投影的实际距离是相等的，则可以知道小球的投影是匀速直线运动第二空：对球的第一个位置和其与水平位移x和竖直方向的位移y构成的

11、三角形与投影三角形OBN是相似三角形ON=L，NB=Y，7.（2012模拟题）（6分）图甲（a）是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被松开，做自由落体运动。图甲（b）是该装置一次实验的数码连拍照片，同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹。（1）由图甲（b）的数码连拍照片分析可知，做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是_。图丙（c）SLHABPQv0图乙图甲（b）图甲（a）BA图丙（d）（2）现在重新设计该实验，如图乙所示，光源位于S点，紧靠着光源的前方有一个小球A，光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P

12、。现打开数码相机，同时将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出，不计空气阻力，小球的影像P在屏幕上移动情况即被数码相机用连拍功能（每隔相同的时间自动拍摄一次）拍摄下来，如图丙所示。则小球的影像P在屏上移动情况应当是图丙中的_（选填“（c）”或“（d）”）。（3）如果图乙中小球A水平抛出的初速度为lm/s，SP=L=0.5m，经过0.2s小球到达B点时在屏幕上留下的影子假设为Q，则Q点沿着屏幕向下运动的速度大小为_ m/s。解：（1）本实验中A做平抛运动，B做自由落体运动，同一时刻两球处于同一高度，说明竖直方向运动情况相同，所以A竖直方向的分运动是自由落体运动（2）设经过时间t照相机拍摄一次，从抛出开

13、始经时间t后到达C点，经时间2t后经过B点，如图所示：解： 8（2009闵行区一模）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x-tan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=_. 实验中发现超过600 后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为_ 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)_9（2012模拟题）用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为BA10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B

14、点开始下落，背景的小方格为相同的正方形。重力加速度g取10m/s2，不计阻力。（1）（单选）根据照片显示的信息，下列说法中正确的是（ ）（A）只能确定b 球的运动是自由落体运动（B）不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动（C）只能确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动（D）可以断定a球的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（2）根据照片信息可求出a球的水平速度大小为_ m/s；当a球与b球运动了_s时它们之间的距离最小。解：（1）因为相邻两照片间的时间间隔相等，水平位移相等，知小球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上的运动规律与b球运动规律相同，知竖直方向上做自由落

15、体运动故D正确，A、B、C错误故选D（2）根据y=gT2=10×0.01m=0.1m所以2L=0.1m，所以平抛运动的初速度因为两球在竖直方向上都做自由落体运动，所以位移之差恒定，当小球a运动到与b在同一竖直线上时，距离最短，则故答案为：（1）D （2）1，0.2x/cm16325200y/cm乙 甲ADBC10（2013模拟题）（6分）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，利用该装置可以记录小球球心的运动轨迹。（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）在实验操作中需要小球多

16、次重复运动，则每次小球_从同一位置由静止开始运动（选填“必须”、“不一定”）。（3）图乙是实验后在白纸上描出的轨迹和所测的数据：根据图乙中数据，可以计算出小球平抛运动的初速度v0=_m/s。(1.6m/s)11、（2012闵行）（6分）如图是利用DIS实验研究平抛运动的实验装置，该装置在斜槽导轨水平槽口装有光电门传感器，在底板内装有碰撞传感器。光电门传感器碰撞传感器（1）请回答：光电门传感器的作用是：_， _。碰撞传感器的作用是：_，（2）该实验中，需要人工测量或读出的数据是：_、_。（3）在该实验的数据处理与分析时，将计算机根据测量数据自动计算出的水平射程与_相比较，即可验证平抛物体在水平方

17、向是否做惯性运动。解：（1）请回答：光电门传感器的作用是：测量小球平抛运动的初速度测量小球平抛运动的初速度， 测定小球平抛运动的开始时刻测定小球平抛运动的开始时刻碰撞传感器的作用是： 测定小球平抛运动的结束（或落地）时刻测定小球平抛运动的结束（或落地）时刻，（2）该实验中，需要人工测量或读出的数据是： 落地点到槽口的水平距离（由底座上的标尺读出）落地点到槽口的水平距离（由底座上的标尺读出）、 槽口到地板的竖直高度（由直尺测量）槽口到地板的竖直高度（由直尺测量）（3）在该实验的数据处理与分析时，将计算机根据测量数据自动计算出的水平射程与 人工测量的水平射程（落地点到槽口的水平距离）人工测量的水平

18、射程（落地点到槽口的水平距离）相比较，即可验证平抛物体在水平方向是否做惯性运动12（2012浦东）6分）如图所示为某一个平抛运动实验装置，让小球从斜槽导轨的水平槽口抛出，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t0并显示在计算机屏幕上，落地点的水平距离d 由底座上的标尺读出。（1）（多选题）控制斜槽导轨的水平槽口高度h，让小球从斜槽的不同高度处滚下，以不同的速度冲出水平槽口在空中做平抛运动。以下说法正确的是（）（A）落地点的水平距离d与初速度v0成正比（B）落地点的水平距离d与初速度v0成反比（C）飞行时间t0与初速度v0成正比（

19、D）飞行时间t0与初速度v0大小无关（2）小球从高为h的水平槽口抛出时初速度v0，落地点的水平距离为d。如果小球的初速度变为1.25v0，落地点的水平距离不变，那么水平槽口的高度应该变为_h。13(2013高考题)（8分）如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h0.420m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。v0（m/s）0.7411.0341.3181.584t（ms）292.7293.0292

20、.8292.9d（cm）21.730.338.646.4（1）由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成关系，与无关。（2）一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理289.8ms，发现理论值与测量值之差约为3ms。经检查，实验及测量无误，其原因是。（3）另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t依然大于自己得到的理论值t理，但二者之差在3-7ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是。（1）正比，飞行时间，（2） 应用当地重力加速度值代入，（3）光电门传感器置于槽口的内侧，14(2009高考题)（6

21、分）利用图（a）实验可粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l。然后多次改变x，测出对应的l，画出l2-x关系图线，如图（b）所示，并由此得出相应的斜率k。 （1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0_。（2）假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图（b）中拟合直线的斜率k可得，管内

22、气体压强p_。（3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则（2）中得到的p与实际压强相比 偏小偏小（填“偏大”或“偏小”）解析：小球从B 点飞出后做平抛运动，则有，联立解得；在吹小球的过程中，由动能定理可得：即：，可知直线的斜率可得。若考虑实验中小球与玻璃管的摩擦则得到的p与实际压强相比应偏小。15、（2013浦东新区一模）研究小球平抛运动的性质实验过程中，用如图所示的装置（1）（多选题）该实验装置中，关于DIS传感器作用的叙述，以下说法正确的是BDBDA光电门传感器的作用是测量小球的直径B光电门传感器的作用是测量小球的速度C安置在底板上的碰撞传感器的作用是测量小球的水平位移D安置在底板上的碰撞传

23、感器的作用是测量小球的平抛时间（2）如图所示，利用数码相机的连拍功能记下了作平抛运动的小球的三个位置A、B和C闪光间隔时间为1/30s在实验中用光电门传感器测出小球抛出时的初速0.492m/s则该地的重力加速度为9.849.84m/s2（已知背景方格纸均为正方格）解：（1）A、挡光片通过光电门平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度，所以光电门传感器的作用是测量小球的速度，故A错误，B正确；C、小球离开轨道时安置在底板上的碰撞传感器开始计时，到达底板发生碰撞计时结束，所以可以用来测时间，故C错误，D正确；故选BD（2）水平方向有：x=v0t=0.0164m所以每格方格纸的边长为根据h=gT2得：故

24、答案为：（1）BD、（2）9.84m/s216、（2013闵行区二模）如图a所示，某实验小组对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改制，在装置两侧都装上完全相同的斜槽A、B，但位置有一定高度差，白色与黑色两个相同的小球A、B都由斜槽某位置静止释放启动闪光连拍相机对上述实验过程拍照实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系，得到如图所示的部分小球位置示意图（1）根据小球位置示意图可以判断闪光间隔为 0.1 s（g=10m/s2）（2）（多选题）根据部分小球位置示意图，下列说法正确的是ABD（A）白球A先释放，黑球B后释放（B）A球抛出点坐标（0，0）（C）B球抛出点坐标（0.95，0.50）（

25、D）两小球释放位置到平抛槽口的高度差相同17、（2013崇明县二模）如图所示，放置在竖直平面内的光滑曲线轨道OA足够长，它是按照从坐标原点O处以初速度v0作平抛运动的轨迹制成的现将一小球套于其上，从O点由静止开始沿轨道下滑已知重力加速度为g，则小球的速度v与水平方向的位移x关系是v= ，小球速度的水平分量vx与x的关系是vx= 。 【解析】平抛运动规律，解得；根据机械能守恒：，解得速率。 ， 是轨道的切线与水平方向的夹角，即为平抛运动末速度与水平方向的夹角，有，是平抛运动位移方向与水平方法的夹角，则，所以，则=，代入得。 【答案】，18、（2007上海）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，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OO=h（hL）（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是： 保证小球沿水平方向抛