利用摄影法研究平抛运动
2019-3-12 高中 物理 实验：研究平抛运动 实验题
2019-3-12 高中物理实验：研究平抛运动实验题（考试总分：100 分考试时间： 120 分钟）一、实验题（本题共计 10 小题，每题 10 分，共计100分）1、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，（1）该实验现象说明了A球在离开轨道后__________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．（2）在“研究平抛物体的运动”的实验中，得到的轨迹如图所示，其中O点为平抛运动的起点，根据平抛运动的规律及图中给出的数据，可计算出小球平抛的初速度v0=________m/s ，（）2、在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置进行研究。
（1）图1的实验现象是_________。
该现象说明平抛运动_____________。
（2〉图2是为了获得稳定的细水柱来际平抛运动轨迹，其中能获得稳定的细水柱过程应该是水面从开始位置一直降到竖直细管_____（填“A”或“B”）处；（3）图3是实验室内研究平抛运动的装置。
为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放小球时都使钢球在斜槽上_____位置由______滚下；（4）图4是采用频闪摄影的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片。
背景标尺每小格边长均表示5cm，则由图可求得拍摄时每_______s曝光一次，平抛运动的初速度为______m/s，已知重力加速度为10m/s2。
3、“探究平抛运动的规律”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，在方格纸上建立如图所示的坐标系，小方格的边长L=6.4cm，若小球在平抛运动实验中记录了几个位置如图中的a、b、c、d、e所示．(g=1 0m/s2)(1)图示的几个位置中，明显有问题的是________；(2)小球平抛的初速度为________m/s;(3)小球经过位置b的速度为________m/s.4、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。
平抛运动的应用及抛体运动频闪照相法研究平抛运动例1如图
《平抛运动的应用及抛体运动》一、频闪照相法研究平抛运动例1 如图所示，为一平抛物体运动的闪光照片示意图，照片尺寸为实际大小的101．对照片中小球位置进行测量得：1与4闪光点竖直距离为1.5cm ，4与7闪光点竖直距离为2.5cm ，各闪光点之间水平距离均为0.5cm 。
求： （1）小球抛出时的初速度大小为多少？（2）通过计算验证小球抛出点是否在闪光点1处？若不在，则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少？（空气阻力不计，g ＝10 m/s 2）二、平抛运动中临界问题的分析例2 如图所示，水平屋顶高H ＝5m ，围墙高h ＝3.2m ，围墙到房子的水平距离L ＝3m ，围墙外马路宽x ＝10m ，为使小球能从屋顶水平飞出且落在围墙外的马路上，求小球离开屋顶时的速度v 的大小范围．(g 取10 m/s 2)三、类平抛问题模型的分析方法例3 在光滑的水平面内，一质量m＝1kg的质点以速度v0＝10m/s沿x轴正方向运动，经过原点后受一沿y轴正方向的水平恒力F＝15N的作用，直线OA与x轴成α＝37°，如图所示，曲线为质点的轨迹图（g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8），求：（1）如果质点的运动轨迹与直线OA相交于P点，求质点从O点到P点所经历的时间以及P点的坐标；（2）质点经过P点时的速度大小．例4 如图所示的光滑斜面，长为l，宽为b，倾角为θ，一物块（可看成质点）沿斜面左上方顶点P水平射入，恰好从底端Q点离开斜面，试求：（1）物块由P运动到Q所用的时间t；（2）物块由P点水平射入时的初速度v0；（3）物块离开Q点时速度的大小v.《平抛运动的应用及抛体运动》作业班级 姓名1、如图所示，从半径为R ＝1m 的半圆AB 上的A 点水平抛出一个可视为质点的小球，经t ＝0.4s 小球落到半圆上，已知当地的重力加速度g ＝10m/s 2，则小球的初速度v 0可能为（ ） A 、1 m/sB 、2 m/sC 、3 m/sD 、4 m/s2、如图所示，在竖直放置的半圆形容器的中心O 点分别以水平初速度v 1、v 2抛出两个小球（可视为质点），最终它们分别落在圆弧上的A 点和B 点，已知OA 与OB 互相垂直，且OA 与竖直方向成α角，则两小球初速度之比v 1v2为（ ）A 、tan αB 、cos αC 、tan αtan αD 、cos αcos α3、2011年6月4日，李娜获得法网单打冠军，实现了大满贯这一梦想，如图所示为李娜将球在边界A 处正上方B 点水平向右击出，球恰好过网C 落在D 处（不计空气阻力）的示意图，已知AB ＝h 1，AC ＝x ，CD ＝x2，网高为h 2，下列说法中正确的是（ ）A 、击球点高度h 1与球网的高度h 2之间的关系为h 1＝1.8h 2B 、若保持击球高度不变，球的初速度v 0只要不大于x 2gh 1h 1，一定落在对方界内C 、任意降低击球高度（仍高于h 2），只要击球初速度合适（球仍水平击出），球一定能落在对方界内D 、任意增加击球高度，只要击球初速度合适（球仍水平击出），球一定能落在对方界内 4、如图所示是“研究小球的平抛运动”时拍摄的闪光照片的一部分，其背景是边长为5 cm的小方格，取g ＝10 m/s 2，由此可知：（1）闪光频率为________Hz ；（2）小球抛出时的初速度大小为________m/s ； （3）从抛出点到C 点，小球速度的改变量为 ________ m/s.5、如图所示，排球场总长为18m ，设网高为2m ，运动员站在离网3m 远处的线上正对网前竖直跳起把球水平击去（g 取10m/s 2），设击球点的高度为2.5m ，问球被水平击出时的速度在什么范围内才能使球既不触网也不出界？6、如图所示，质量m ＝2kg 的物体在水平外力的作用下在水平面内运动，已知物体运动过程中的坐标与时间的关系为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝3.0t my ＝0.2t 2m ，g ＝10 m/s 2，根据以上条件，求： （1）t ＝10s 时刻物体的位置坐标；（2）t ＝10s 时刻物体的速度和加速度的大小与方向．7、如图所示，内壁光滑的薄壁圆钢管竖直固定在水平地面上，钢管的高为h=5m ，横截面直径为d=2m 。
2018-201X广东高考物理平抛运动非选择题-优秀word范文 (5页)
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广东高考物理平抛运动非选择题1.在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画出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.调节斜槽末端保持水平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.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2.用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.广东高考物理平抛运动非选择题′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：(1)__________________________________________________________________ ______;(2)__________________________________________________________________ ______.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2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(P0P0′、P1P1′、…)，槽间距离均为d.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，(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3中绘出小球做平抛运动的轨迹.高考物理运动常用知识点一、运动的描述1.物体模型用质点，忽略形状和大小;地球公转当质点，地球自转要大小。
实验五 探究平抛运动的特点
实验五探究平抛运动的特点一、实验目的1．通过实验，探究平抛运动在竖直方向和水平方向的运动特点。
2．掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法。
3．能设计不同的实验方案，通过数据分析描绘平抛运动的轨迹，并会计算物体的初速度。
二、实验思路1．思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动。
2．平抛运动的分解方法：由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，可尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。
方案一利用频闪照相法探究平抛运动的特点1．实验步骤：图1数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线，便得到小球的运动轨迹，由于相邻两帧照片间的时间间隔相等，只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和竖直距离，就可判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。
2．理论分析：(1)在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动。
(2)在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动。
方案二利用描迹法探究平抛运动的特点1．探究平抛运动竖直分运动的特点(1)实验按图示2装置进行实验，小钢球A、B位于相同高度处，用小锤击打弹性金属片，金属片C受到小锤的击打，向前推动A，小钢球A具有水平初速度，做平抛运动，同时松开小钢球B，自由下落，做自由落体运动。
图2(2)分析：仔细观察可知，不管两个小钢球距地面的高度为多大，或小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，即做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
(3)结论：做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
2．探究平抛运动水平分运动的特点(1)实验装置如图3所示。
斜槽M末端水平。
实验课 3实验：研究平抛运动
3实验：研究平抛运动[学习目标] 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不是抛物线.3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法.一、描绘平抛运动的轨迹1.实验原理用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体做平抛运动的轨迹.2.实验器材(以斜槽轨道实验为例)斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台.3.实验步骤(1)按图1甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止).图1(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)以斜槽水平末端端口上小球球心在木板上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.(4)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法，在小球运动路线上描下若干点. (5)将坐标纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示.4.注意事项(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平).(2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.二、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法一公式法(1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点，建立平面直角坐标系后，轨迹上各点的坐标应具有y＝ax2的关系，而且同一轨迹对应的a是一个确定的值.(2)验证方法用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入y＝ax2中求出a，看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常量.方法二图象法建立y－x2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值，在y －x2坐标系中描点，连接各点看是否在同一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值.2.计算初速度在小球平抛运动轨迹上任取一点，用刻度尺测出它的坐标(x，y)，利用公式y＝12gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0(g已知)，多求几个点然后求出v0的平均值.一、研究平抛运动的实验原理与方法例1在探究平抛运动的规律时，可以选用图2中几种装置进行研究.图2(1)图甲的实验现象是.该现象说明平抛运动的.(2)图乙装置可通过获得稳定的细水柱来描绘平抛运动的轨迹，其中能获得稳定的细水柱的过程应该是水面从开始位置一直降到竖直细管 (填“A ”或“B ”)处.(3)图丙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都使钢球在弧形槽上 位置由 滚下.答案 (1)两小球总是同时落地 竖直分运动是自由落体运动 (2)A (3)同一 静止解析 (1)图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动. (2)图乙是描绘平抛运动轨迹的装置，其中能获得稳定的细水柱的过程应该是水面从开始位置一直降到竖直细管A 处，这时因为竖直管与大气相通，管内为外界大气压强，保证竖直管上出口处的压强为大气压强，因而弯管的上端口处与竖直管上出口处有恒定的压强差，可保证弯管口处压强恒定，从而使水流速度恒定，减小实验误差.(3)图丙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平抛运动的初速度相同，从而保证轨迹是一定的.二、计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度可以分为两种情况(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离坐标原点的水平位移x 及竖直位移y ，就可求出初速度v 0.因x ＝v 0t ，y ＝12gt 2，故v 0＝x g 2y.图3(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)在轨迹上任取三点A 、B 、C (如图3所示)，使A 、B 间及B 、C 间的水平距离相等，设为x ，由平抛运动的规律可知A 、B 间与B 、C 间所用时间相等，设为t ，重力加速度为g ，则Δh ＝h BC －h AB ＝gt 2所以t ＝h BC －h AB g所以初速度v 0＝x t ＝x g h BC －h AB. 例2 某同学在做“研究平抛运动”实验时得到了如图4所示的运动轨迹，a 、b 、c 三点的位置在运动轨迹上已标出，则：图4(1)小球平抛的初速度为 m /s ；(g 取10 m /s 2)(2)小球运动到b 点时速度大小v b ＝ ，方向 ；(3)小球抛出点的位置坐标x ＝ cm ，y ＝ cm.答案 (1)2 (2)2.5 m/s 与x 轴方向夹角为37° (3)－10 －1.25解析 (1)由平抛运动公式，在x 轴方向上x ab ＝v 0T ，在竖直方向上h bc －h ab ＝gT 2，代入数据解得T ＝0.1 s ，v 0＝2 m/s.(2)小球经过b 点时竖直分速度v by ＝h ac 2T＝1.5 m/s ，则v b ＝v 02＋v by 2＝2.5 m/s ，与x 轴方向的夹角为θ，tan θ＝34，即θ＝37°. (3)小球从开始运动到经过b 点时历时t b ＝v by g＝0.15 s ，说明小球经过a 点时已经运动了t a ＝0.05 s ，所以小球抛出点的坐标x ＝－v 0t a ＝－10 cm ，y ＝－12gt a 2＝－1.25 cm.根据平抛运动轨迹测定初速度时，不要随便把题目所提供的第一个记录点当成平抛运动的抛出点.可利用自由落体运动在竖直方向上连续相同时间内下落高度之比为1∶3∶5…的关系来判断第一个记录点是否为抛出点，若不是，只能由Δh ＝gT 2求出时间间隔.针对训练 如图5所示是采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片.背景标尺每小格边长均为L ＝5 cm ，则由图可求得拍摄时每 s 曝光一次，平抛运动的初速度为 m /s(已知重力加速度为10 m/s 2).图5答案0.1 1解析设每次曝光时间间隔为T，在竖直方向，根据公式Δh＝aT2，可知2L＝gT2，则T＝2L g＝0.1 s；小球在水平方向做匀速直线运动，则v0＝xT＝2LT＝1 m/s.三、创新实验设计例3(2019·定远育才学校第二学期期末)在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图6所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上，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；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm，A、B间距离y1＝5.02 cm，B、C间距离y2＝14.82 cm.请回答以下问题：(g＝9.80 m/s2)图6(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0＝.(用题中所给字母表示)(3)小球初速度的值为v0＝m/s.(结果保留三位有效数字)答案(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同(2)xgy2－y1(3)1.00解析(1)为了确保小球每次抛出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放；(2)在竖直方向上：Δy ＝y 2－y 1＝gt 2t ＝y 2－y 1g水平方向上：x ＝v 0t初速度：v 0＝x t ＝x g y 2－y 1； (3)代入数据求得：v 0＝1.00 m/s.1.(2019·枣庄八中期中)(1)在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出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.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E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触F.将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线(2)在“研究平抛运动”的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图7甲、乙所示，从图中明显看出甲的实验错误是 ，乙的实验错误是 .图7答案 (1)ACE (2)斜槽末端不水平 每次静止释放小球的位置不同解析 (1)通过调节使斜槽的末端保持水平，可以确保初速度水平，每次释放小球的位置必须相同且由静止释放，这样才能保证初速度相同，记录距离大致均匀，便于描轨迹即可，小球运动时不与木板上的白纸(或方格纸)相接触，防止影响运动轨迹，最后应将点用平滑的曲线相连，故选A 、C 、E.(2)用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，不难看出题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平.题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即每次静止释放小球的位置不同.2.(2019·蚌埠市第二学期期末学业水平监测)某物理兴趣小组在研究“平抛运动的规律”的实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图8所示的照片，已知每个小方格边长为10 cm，当地的重力加速度g取10 m/s2，其中第4点处的位置已被污迹覆盖.图8(1)若以拍摄的第1点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立平面直角坐标系，被拍摄的小球在第4点的位置坐标为( cm，cm)；(2)小球平抛的初速度大小为m/s；(3)另一个实验小组的同学正确地进行了实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值，根据所测到的数据以y为纵轴、x2为横轴，在坐标纸上画出对应的图象为过原点的倾斜直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度v0＝m/s.答案(1)6060(2)2(3)10 21.如图1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()图1A.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答案 C2.如图2所示，在粗糙水平桌面上用练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞出后做平抛运动.用刻度尺测出下列哪一组数据可以求出钢球离开水平桌面时的速度(重力加速度为g )( )图2A.钢球在练习本上滚下的距离、钢球释放点离桌面的高度B.水平桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离C.钢球释放点离桌面的高度、钢球在水平桌面上运动的距离D.钢球释放点离桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离答案 B解析 钢球沿桌面飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律得y ＝12gt 2，x ＝v 0t ，联立解得v 0＝x g 2y，故要求出钢球离开水平桌面时的速度，需测量水平桌面的高度y 、钢球落地点与桌边的水平距离x ，B 项正确.3.(多选)假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球，如图3所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的频闪照片的一部分.已知照片上方格的实际边长为a ，频闪周期为T ，据此可以得出( )图3A.月球上的重力加速度为a T2 B.小球平抛的初速度为3a TC.照片上A 点一定是平抛的起始位置D.小球运动到D 点时速度大小为6a T答案 BC解析 由频闪照片可知，在竖直方向上，相邻相等时间内小球位移差为2a ，由Δy ＝gT 2可得，月球上的重力加速度g ＝2a T2，选项A 错误；由小球在水平方向上做匀速直线运动可得3a ＝v 0T ，解得v 0＝3a T ，选项B 正确；小球在抛出后第1个T 时间内竖直方向位移y 1＝12gT 2＝12×2a T2×T 2＝a ，所以照片上A 点一定是平抛的起始位置，选项C 正确；小球运动到D 点时竖直速度v y＝g ·3T ＝2a T 2×3T ＝6a T ，水平速度为v 0＝3a T，小球运动到D 点时速度大小为v ＝v 02＋v y 2＝35a T，选项D 错误. 4.(2019·新乡市高一下学期期末)用如图4所示的装置研究平抛运动，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A 、B ，用于发射小铁球，从轨道A 射出的小铁球做平抛运动，从轨道B 射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C 、D 、E ，其中电磁铁C 、D 可分别沿轨道A 、B 移动.在轨道A 出口处有一个碰撞开关S ，用以控制电磁铁E 的电源的通断，电磁铁E 可以沿水平杆MN 移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A 末端射出的小铁球的中心在同一水平线上.图4(1)实验中，轨道A 末端的切线必须是水平的，这样做的目的是 ；A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小B.保证小铁球飞出时，初速度水平C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线(2)若轨道A 、B 出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度静止释放，小铁球落在轨道B 的P 点，将电磁铁E 移至P 点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达P 点的是 ；(3)若轨道A 、B 出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做 运动.答案 (1)B (2)小铁球1 (3)自由落体解析 (1)平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时，初速度水平，实验中，轨道A 末端的切线必须是水平的，B 正确；(2)由于轨道A 出口向下倾斜，则射出后，小铁球1有竖直方向上的初速度，并且与小铁球3下降的高度相同，而小铁球3竖直方向上的初速度为零，故小铁球1先到达P 点；(3)发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球1在竖直方向上做自由落体运动.5.在“研究平抛物体的运动”的实验中：(1)为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择下列的 .A.实心小铁球B.空心小铁球C.实心小木球D.以上三种球都可以(2)高一某班一同学为了更精确地描绘出小球做平抛运动的轨迹，使用频闪照相机(每隔相等时间T 拍一次照片)拍摄小球在空中的位置.如图5所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度8 mm ，如果取g ＝10 m/s 2，那么：图5①照相机的频闪周期T ＝ s ；②小球做平抛运动的水平初速度大小是 m/s.答案 (1)A (2)①0.04 ②0.6解析 (1)为了减小空气阻力对小球的影响，要选择体积较小、质量较大的小球，故选实心小铁球，故选项A 正确；(2)①在竖直方向上，根据Δy ＝2L ＝gT 2得：T ＝2L g ＝0.04 s ②小球平抛运动的初速度大小为：v 0＝3L T＝0.6 m/s. 6.(2019·陆川中学高一下学期期末)在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动初速度.实验装置如图6甲所示.图6(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查斜槽末端是否水平，请简述你的检查方法：.(2)关于这个实验，以下说法正确的是.A.小球释放的初始位置越高越好B.每次小球要从同一高度由静止释放C.实验前要用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直D.小球在平抛运动时要靠近但不接触木板(3)某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示.在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h1＝10.20 cm，h2＝20.20 cm，A、B、C三点间水平距离x1＝x2＝12.40 cm，取g＝10 m/s2，则小球平抛运动的初速度大小为m/s.答案(1)将小球放在槽的末端，看小球能否静止(2)BCD(3)1.247.(2019·雅礼中学期中)图7甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图.图7(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛.(2)图乙是实验取得的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为m/s.(g ＝9.8 m/s 2)(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长L ＝5 cm ，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 m /s ，小球运动到B 点的竖直分速度为 m/s ，平抛运动初位置的坐标为 (如图丙所示，以O 点为原点，水平向右为x 轴正方向，竖直向下为y 轴正方向，g ＝10 m/s 2).答案 (1)水平 初速度相同(2)1.2 (3)2.0 2.0 (－0.1 m,0)解析 (1)平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平；每次让小球从同一位置由静止释放，小球滑下的高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度.(2)根据平抛运动规律h ＝12gt 2，x ＝v 0t 代入数据解得v 0＝1.2 m/s(3)由题图丙可知，从A 到B 和从B 到C ，小球水平方向通过的位移相等，故两段运动时间相同.由h BC －h AB ＝g (Δt )2可得Δt ＝0.1 s所以v 0＝x AB Δt＝2.0 m/s v By ＝h AC 2Δt＝2.0 m/s 则小球从抛出点运动到B 点时所经过的时间t B ＝v By g＝0.2 s ，故平抛运动初位置的水平坐标x ＝6×0.05 m －v 0t B ＝－0.1 m ，竖直坐标y ＝4×0.05 m －12gt B 2＝0，所以平抛运动初位置的坐标为(－0.1 m,0).。
利用数码摄像机获得平抛运动轨迹
利用数码摄像机获得平抛运动轨迹安徽省阜阳市三中张兴武摘要：利用多媒体技术可以使普通数码摄像机实现频闪仪的拍摄效果，通过用数码摄像机拍摄得到的视频文件，然后借助于视频播放软件超级解霸、文字处理软件Word2003进行截图、叠加处理，得到类似于频闪照片的图像。
本文以探究平抛运动规律实验为例，介绍使用家用数码摄像机模拟频闪照相仪的方法和获得平抛运动轨迹的方法，可供课堂教学或开展学生研究性学习时选用。
关键词：数码摄像机图片处理平抛运动轨迹平抛运动是中学物理中的一种常见运动形式，高中教材介绍可用频闪照相技术得到平抛运动物体运动的频闪照片，从而对平抛规律进行研究。
由于频闪照相仪价格昂贵，中学的实验室中往往没有配备这种仪器，因此我们在教学中常常拿一些现成的频闪照片进行研究。
为了让学生能够亲自得到平抛运动的照片，体验实验的乐趣，我们进行了使用家用数码摄像机结合国产视频播放软件超级解霸、文字处理软件Word22003模拟频闪照相仪的方法并获得平抛运动轨迹的研究，介绍如下。
Ⅰ实验装置家用数码摄像机（带摄像功能，这里选用松下FZ-18）及支架、平抛运动实验器（如图1）（包括小钢球、铅垂线）、计算机（用于数据处理，装有超级解霸、office2003等常用软件）、相机数据线或读卡器。
图11.松下FZ-18相机主要功能介绍：a)本文主要用到图像模式中的30fpsVGA选项进行录像，fps为“帧每秒”，30fps即可以在1秒钟内拍下30张图面。
b)利用“从动态影像中创建静态影像”功能可以从所录制的动态影像中创建静态影像，时间间隔可选为间隔可选为1/30秒、1/15秒、1/10秒、1/5秒。
（1/30秒即为按帧查看，1/15秒为跳过一帧查看），使用此功能可以仔细看清楚运动物体的图像，在实验后查看所录影像是否合格、是否需要重新进行实验。
使用此功能每次也可在相机内创建静态影像，但是大多数相机不具备此功能，故在此不再叙述。
2.超级解霸介绍：版本3500．2．1经典菜单（图2）图2a)单帧播放按钮：每按一次，影片向前播放一帧。
实验：探究平抛运动的特点-全国公开课一等奖
实验：探究平抛运动的特点【学习目标】1．知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。
2．知道抛体运动只受重力作用3．探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。
【学习重点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。
【学习难点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。
【新知探究】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：（1）甲同学采用如图（1）所示的装置，金属片把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（2）所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出。
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（3）所示的“小球做平抛运动”的照片。
图中每个小方格的边长为10cm，则由图可求得拍摄时每____________s曝光一次，该小球平抛的初速度大小为____________m/s，经过b点时速度大小为____________m/s。
（g取10 m/s2）【解析】（1）在打击金属片时，金属片把A球沿水平方向弹出，做平抛运动，同时B球被松开，做自由落体运动，两小球同时落地，说明A球与B球在竖直方向的运动规律相同，即：说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。
（2）两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出，小铁球P做平抛运动，小铁球Q在水平方向做匀速直线运动，可以看到：P球落地时刚好和Q球相遇；当同时改变两小球滚下的高度时，仍能相碰，这说明：初速度相同时，平抛运动在水平方向的运动规律与匀速直线运动规律相同，即：说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
专题26 探究平抛运动的特点(解析版)
2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题26 探究平抛运动的特点特训目标特训内容目标1 传统探究法（1T—4T）目标2 频闪照相法（5T—8T）目标3 光电探究法（9T—12T）一、传统探究法1．用图示装置“探究平抛运动的特点”，甲图中，M、N为相同的斜槽，且都固定在背板上，开关同时控制两斜槽上电磁铁的通断。
P为一可以在横杆上左右移动的电磁铁，K为一光控开关（控制P的通断，当铁球经过此处时K断开），Q为倾斜挡板，背板与底座（如图乙）垂直。
步骤如下：①调节高度旋钮，使两水平仪中气泡均处于中央；②移去Q ，接通电源，闭合S ，让斜槽M 、N 上的电磁铁分别吸住两铁球，断开S ，观察现象；③再闭合S ，让P 及M 的电磁铁分别吸住两铁球，断开S ，观察现象。
改变P 的位置，重复上述操作；④将一坐标纸和复写纸固定在背板上，装上Q 闭合S ，让M 的电磁铁吸住小球，断开S ，钢球落到Q 上，挤压复写纸，在纸上留下印迹。
上下调节Q ，重复此过程，记录多个印迹： ⑤断开电源，取下坐标纸，根据印迹进行分析。
（1）调节左侧水平仪的目的是______；（2）步骤③观察到现象是______，说明了______；（3）图丙中a 、b 、c 、d 为小球在平抛运动途中的几个位置，小方格的边长 2.5cm L =，则a 点______（选填“是”、“不是”）抛出点，初速度0v =______m/s （取210m/s g =）；（4）某次实验中，底座上右侧水平仪如丁所示，若不计阻力，则可能出现的误差有______； A ．因背板上端向纸面外侧倾斜，导致0v 测量值偏小B ．因背板上端向纸面外侧倾斜，导致0v 测量值偏大C ．因背板上端向纸面内侧倾斜，导致0v 测量值偏小D ．因背板上端向纸面内侧倾斜，导致0v 测量值偏大【答案】 使斜槽末端切线水平，小球飞离斜槽后做平抛运动 P 、M 两电磁铁吸住的两铁球同时落地 平抛运动的小球竖直方向做自由落体运动 不是 1.0 C【详解】（1）[1]调节左侧水平仪的目的是：使斜槽末端切线水平，小球飞离斜槽后做平抛运动。
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利用摄影法研究平抛运动
作者：刘家美
来源：《中国教育技术装备》2011年第31期
摘要主要介绍如何使用摄影法来研究平抛运动的规律，对实验器材的架构、实验数据的记录和处理进行较为详细的说明。
并就如何使用摄影法来研究其他曲线运动规律进行拓展。
关键词平抛运动；摄影法；Excel表格处理
平抛运动是高中物理中非常重要的一个内容，不仅体现在动力学中，还涉及电子在电场中的类平抛运动的分析。
因此，平抛运动规律的实验研究也是高中阶段重要的学生探究实验之一。
通常在高中阶段，研究平抛运动规律最常使用的手段是“频闪照相”法，但是这种方法要求具备专门的频闪照相器材。
而其他的如“复写纸打点”法、“迹线描述”法等方法在实验的操作上较为繁琐，且实验的精确度不高，并且在教学的效果上也不容易体现出现代多媒体教学的优势。
笔者通过使用摄像机来记录物体的运动方式，从而实现对质点的二维曲线运动进行数据采集、记录和处理，并得到较好的结果。
下面，以平抛运动为例，说明如何利用摄像法来研究质点的二维曲线运动的实验原理、实验步骤以及对实验数据进行分析和处理。
1 实验原理
摄影法研究平抛运动规律，主要是运用了摄像机的拍摄原理。
当摄像机对运动物体进行拍摄时，会以每秒24～30张的速度拍摄静态画面；而在播放时，视频播放软件就以相同的速度连续呈现画面，利用人体的视觉暂住效应，形成连续的运动效果。
因此，利用视频播放软件的“逐帧播放”的功能，就可以捕捉到每两个相邻画面上物体位置的变化，从而可以测出到物体的位移，并探究位移与时间的关系。
2 实验器材和步骤
实验器材：平抛运动实验器一个，小钢球一个，毫米方格纸一张，摄像机或者家用DV一台，电脑和相应的软件（主要是视频播放软件和图片处理软件，如VLC、DIX、PhotoShop 等。
笔者使用的是Edius和Fireworks）。
如图1所示，在平抛运动实验器上贴好毫米方格纸作为背景，作为后期数据处理的一个参考。
将摄像机垂直对准平抛运动实验器（如图2所示），让整个平抛运动实验器完全进入摄像机的视野。
为了突出拍摄效果，需要拍摄环境较为明亮。
同时为了方便计算，摄影机的拍摄速度可以调整为25 fps（每秒钟拍摄25张），即每两个相邻画面间的时间间隔是0.04秒。
实验开始时，先启动摄像机进行拍摄；将小球从轨道上方释放，当小球落入平抛运动实验器的平板上后，停止拍摄；将拍摄视频上传到电脑，然后进行数据处理。
3 实验数据处理
利用视频播放软件的“逐帧播放”功能播放录像（由于“暴风影音”在程序设计上的差异，逐帧播放时会有“尾帧”问题，即一个画面中出现两个小球的影像，因此需要考虑使用一些专业的软件来实现，如Edius），就可以清楚地看到每个时刻小球在方格纸上的位置。
利用视频播放软件的“截屏”功能，将每个时刻的画面保存下来，用PhotoShop或者Fireworks将截获的图片进行半透明化处理后合成，就可以得到一个等同的频闪照片，如图3所示。
利用背景上的毫米方格纸，测量出小球在垂直方向和水平方向上的位移。
因为拍摄的速度设定为25 fps，所以每两个影像间的时间为0.04秒。
将数据记录到Excel表格（如表1所示），利用Excel的图表和回归分析功能对实验数据进行拟合，获得如图4所示的实验拟合曲线。
由图4（a）可知，小球的水平位移与时间的关系为：X=0.700 0·t+0.0040（m）①
相关系数R2=1.000 0，这说明小球的水平位移和时间为一次线性关系，因此小球在水平方向上的运动为匀速运动，与理论分析得到的情况一致。
由①式可计算得小球的水平速度为0.7 m/s。
由图4（b）可知，小球的垂直位移与时间的关系为：Y=4.866 1·t2+0.089 6·t+0.007 0（m）②
相关系数R2=0.999 5，这说明小球的垂直位移和时间为二次函数关系，因此小球在垂直方向上的运动为匀加速运动，与理论分析得到的情况一致。
由②式可计算垂直方向的加速度，即重力加速度为：g=2×4.866 1=9.732 2（m/s2）。
查表[1]可知上海的重力加速度g=9.794 m/s2。
计算得，实验测得重力加速度相对于标准重力加速度误差为0.63%。
该实验得到的实验结果，与标准参考值之间的一致性很好。
并且利用摄影法研究二维物体的运动，可以简化实验器材的架构，实验过程简单。
在实验数据处理上，摄影法还可以同时兼顾水平和垂直两个维度上的变量处理。
由于“频闪照相”需要在黑暗的环境中进行拍摄，频闪照片上得到的都是纯黑的背景，因此常用作与“自由落体运动”的对比研究。
而使用摄影法研究，物体运动位置可以通过背景的毫米方格纸进行测量，不仅可以用作对比研究，在定量研究上，摄影法的精度也是相对较高的。
4 总结
本实验方法可以记录所有的二维运动的情况，与“频闪照相”“电火花打点”的实验不同，摄影法所使用的实验设备相对简单，摄影的帧频可以根据需要进行调节，充分利用背景的毫米方格纸作为位置测量的辅助手段，对二维和一维运动的探究和测量泛用性很广，可以作为中学物理中动力学实验探究的一种选择。
参考文献
[1]高中物理:必修1[M].北京:人民教育出版社,2006:44.
[2]淦克冲.电火花打点计时器用于平抛和自由落体实验[J].物理通报,2011(4):67-68.
（作者：华东师范大学08级教育硕士；上海市朱家角中学）。