物理必修二 实验
高一物理必修二7.9实验：验证机械能守恒定律
2、释放重锤记录运动情况
3、选择纸带、选点并测量 4、计算vn及对应动能
1 2 5、比较 mvn 和mghn 2
是否相等
问 题 1
本实验要不要测量物体的质量？
1 mgh = 2 mv 2
1 2 gh = 2 v
无需测量物体的质量
如果实验要求计算势能和动能的具体 数据，那就必须要知道物体的质量。
问 题 2
1、某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打 点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落 的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已 在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为 1kg。 ①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB= 1.175 m/s，重 锤的动能EkB= 0.69 J。
通过本实验，我们可以得到的结论是：可不可以 用图象处 理数据?
图 象 法 处 理 数 为什么图 据 象通过原
点？
0
1 2 gh = 2 v
1 2
v2
该图象的 斜率表示 什么？
Δ
h
因重物下落中要克服阻力 做功，实验的动能增加量必定 稍小于重力势能减少量 在误差范围内，机械能守恒
Ek＝ E p
√
计时器打下的第一个点作为起始 点，适当增大距离后选一个点作终点 验证：
1 2 mgh mv 2
h
注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰， 且是放手时打下的第一个点。
V
1 2 3 4
M Δh kg m 0.5 0.5 0.5 0.5
VA VB 势能减少量 动能增加量 m/s m/s mgΔh(J) ΔEK(J) 0 0 0 0
4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序 怎样？
人教版高中物理必修二《实验题》专项练习题(含答案)
人教版高中物理必修二《实验题》专项练习题（含答案）1．如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验简图，地面以下为较松软的泥土.实验时把一质量为m的铁块举到离地面高为H的地方，让其自由下落，落入泥土中.铁块下面贴有力传感器(质量忽略不计)，可测得泥土中任意深度h处铁块受到的阻力F f，图乙为计算机根据所测数据绘制的拟合图象(横轴表示深度h，单位cm，纵轴表示阻力F f，单位N).分析图象数据，可得出铁块受到的阻力F f与深度h的关系为________(选填“F f＝kh2”、“F f ＝kh3”或“F f＝kh4”).某次实验中，铁块下落深度为h1时停止运动，尝试写出铁块从下落到落地前验证其机械能守恒定律的方程________(比例系数k为已知)2．用落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图甲．正确实验操作后打出如图乙所示的紙带．已知打点计时器所用电源频率为f，根据纸带所给数据．（1）打C点时重物的速度为_____；（2）只要验证_____等式成立，即可验证重物由O到C下落过程机械能守恒；（3）某同学选用两个形状相同质量不同的重物a和b进行实验，测得物体运动的速度v和对应下落的高度h ，22v h -图象如图丙所示，由图象可知a 的质量m 1_____b 的质量m 2（选填“大于”或“小于”）．3．在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带，该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点．算出打下B 、C 两点时，重物速度分别是v B 、v C ，量得B 、C 两点间的距离为h ，那么验证机械能守恒的表达式可写为（____）A ．22CB gh v v =- B ． 221122C B gh v v =- C ．C B v v aT =+D ． 222C B v v gh +=4．图是研究平抛运动的实验装置示意图，桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后，飞出桌面做平抛运动．撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并留下痕迹A ．重复实验，木板依次后退水平距离相同，都为x ，小球撞在木板上，留下痕迹B 、C ，测量A 、B 、C 点到同一点O 的距离y 1、y 2、y 3，其中O 点与小球抛出时圆心位置等高（1）关于此实验，以下说法正确的是_________A ．重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球B ．桌面必须保证严格水平C ．桌面必须尽量光滑，多次重复实验D ．一定会有y 1: y 2: y 3=1: 4: 9（2）利用题目中所给数据，可得到平抛运动的初速度为v 0=_______（已知当地重力加速度为g ）5．用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，若按正确的实验步骤进行，并选出如图乙所示的纸带，回答下列问题：(1)纸带的__________（选填“左”或“右”）端与重物相连。
高一必修二物理实验知识点
高一必修二物理实验知识点实验一：测量天平的灵敏度实验目的：通过实验，了解天平的灵敏度和误差，并掌握天平的使用方法。
实验原理：天平是一种用来测量物体质量的工具。
天平上有两个托盘，用来放置待测物体和标准物体。
通过调整天平的调零螺丝，使得天平平衡，可以测量物体的质量。
实验步骤：1. 将待测物体放在天平的左托盘上，将标准物体放在右托盘上。
2. 调整天平的调零螺丝，使得天平平衡。
3. 记录下天平的示数。
如果示数较大，说明待测物体较重；如果示数较小，说明待测物体较轻。
4. 重复实验2-3次，取平均值作为实验结果。
实验注意事项：1. 操作时要轻柔，避免振动影响天平的准确度。
2. 天平的托盘要保持平衡，不得有倾斜。
3. 实验结束后，将天平清洁干净，保持良好状态。
实验二：测量直线运动的速度实验目的：通过实验，测量直线运动的速度，并掌握速度的计算方法。
实验原理：直线运动是物体在直线路径上运动的一种运动方式，可以通过实验来测量物体在单位时间内的位移，从而得到速度。
实验仪器：定滑轮、质量滑块、计时器、直尺等。
实验步骤：1. 将定滑轮固定在桌子上，将质量滑块挂在绳子上，绳子通过定滑轮。
2. 给质量滑块一个初始速度，使其开始运动。
3. 启动计时器，记录下质量滑块经过固定距离的时间。
4. 根据已知的位移和时间，计算出速度。
实验注意事项：1. 实验时要保持实验环境相对稳定，避免外界因素的干扰。
2. 测量时间时，要注意准确记录，可以多次实验取平均值。
3. 实验结束后，及时清理实验仪器和归还实验室。
实验三：测量弹簧的弹性系数实验目的：通过实验，了解弹簧的弹性系数，并掌握弹性系数的计算方法。
实验原理：弹簧是一种经过加工使之具有弹性的零件。
实验中可以通过测量弹簧的伸长距离和所受外力，计算弹簧的弹性系数。
实验仪器：弹簧、质量滑块、绳子、定滑轮、测力计等。
实验步骤：1. 将弹簧固定在支架上，下方悬挂一个质量滑块，通过绳子和定滑轮连接。
2. 记录下弹簧的初始长度。
新课标人教版高一物理必修二 第七章 第9节 实验：验证机械能守恒定律
1 2 (3)验证：通过计算，在误差允许的范围之内 vn 与 ghn 是否相等 2 1 2 1 2 或 vm － vn 与 ghmn 是否相等。 2 2
六、注意事项 (1)尽可能地控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件， 这就要求尽量减小各种阻力，采取的措施有： ①安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线竖直，以减
力势能的减少量ΔEp。这是实验设计上带来的系统误差。 (3)打点计时器周期变化带来误差。
例1：
在验证机械能守恒定律的实验中。
(1)从下列器材中选出实验所必须的，其编号为________。 A．打点计时器(包括纸带)； C．天平； E．秒表； B．重物； D．毫米刻度尺； F．小车。
(2)打点计时器的安装放置要求为________________；开始
新课标人教版 高一物理 必修二
实验理论指导
题型一
第 七 章 第 9 节
典题案例 导析
题型二 题型三
知能演练提升
一律。
二、实验原理 在自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转 化，但总机械能守恒。 方法1：若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量
3．纸带处理 在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3、…用刻 度尺测出对应的下落高度h1、h2、h3、… 五、数据处理 hn＋1－hn－1 (1)利用公式vn＝ ，计算出点1、点2、点3…的 2T 瞬时速度v1、v2、v3…。
1 2 1 1 1 2 2 (2)要验证的是 mv ＝mgh 或 mv2 － mv1 ＝mgΔh， 只需验证 2 2 2 2 1 2 1 2 v ＝gh 或 v2 － v1 ＝gΔh，因此不需要测量重物的质量 m。 2 2
三、实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带夹子)， 纸带数条，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源(交
物理必修二实验专题
3、在“验证机械能守恒定律”的实验中采用重物自 由下落的方法。 （1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、 打点计时器及复写纸片、纸带、秒表、低压交流电源、 导线、重锤、天平，其中不必要的是 ； 秒表、天平 缺少的是 毫米刻度尺 。 （2）用公式mv2/2=mgh进行验证时，对纸带上起点 的要求是 初速度为0，为此目的，所选纸带的第一、 二两点间距应接近 2mm。 （3）如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数 据绘出的图线应是下图中的 D ，其斜率等于 g 的数值。
(3)如图5所示的曲线是一 同学做“研究平抛物体的 运动”实验时画出的小球 做平抛运动的部分轨迹， 他在运动轨迹上任取水平 位移相等的A、B、C三点， 测得△s=0.2m，又测得竖 直高度分别为h1=0.1m， h2=0.2m，根据以上数据， 可求出小球抛出时的初速 度为 ________________m/s 。 2
（3）如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据 实验数据绘出的图线应是下图中的 D 抛物体运 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＝1.25 cm，若小球在平抛运动 途中的几个位置如图中 的a、b、c、d所示，则 小球平抛的初速度的计 2 Lg （用L、 算式v0＝______ g表示），其值是 0.70 （g＝9.8 m/s2） ______.
①打第4个计数点时纸带的速度v4 = 1.20m/s 。 ②0—6点间的加速度为a=1.98m/s2
2、在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知 打点计时器所用的频率为50Hz，查得当地的 重力加速度g = 9.8m/s2，测得所用重物的质量 为m = 1kg。甲、乙、丙三个同学分别用同一 装置打出三条纸带，量出纸带上第一、二点 间的距离分别为0.18cm，0.19cm，0.25cm， 可见其中肯定有一个同学在实验操作上有错 误，此人是 丙 同学；错误原因可能 是 先松开纸袋，后接通电源 ；
2022年人教版高中物理必修二第五章抛体运动第3节实验：探究平抛运动的特点
3．实验：探究平抛运动的特点一、实验目的1．会用实验的方法研究平抛运动的两个分运动。
2．学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。
3．根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。
二、实验思路1．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：(1)平抛运动的特点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。
(2)分解方法分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。
实验方案方案一：分别研究水平和竖直方向分运动的规律1．探究平抛运动竖直分运动的特点：【实验步骤】(1)如图，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。
(2)观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。
(3)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，记录实验现象。
【数据收集与分析】根据A球与B球落地时间的先后，得出平抛运动竖直分运动的规律。
2．探究平抛运动水平分运动的特点：【实验步骤】(1)如图，钢球在斜槽M中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动(实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上)。
(2)钢球飞出后，落到挡板N上，在白纸上记录钢球此时的位置。
(3)上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
(4)用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。
【数据收集与分析】根据平抛运动的轨迹，设法确定相等的时间间隔，再看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水平分运动的规律。
方案二：利用频闪照相法探究平抛运动的特点1．实验原理：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，如图所示，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，就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。
2．数据处理：(1)建立以抛出点为坐标原点，以小球水平抛出时的初速度方向为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向的直角坐标系。
高中物理 必修二 5-3实验：研究平抛运动
gt2，在平抛运动轨迹的竖
课
时
课 直坐标轴y上，从原点O开始向下取一个坐标为h的点，再找到
作 业
堂
互 坐标为4h、9h、…的点．
动
探
究
第五章 3 第12页
RJ版 ·物理 ·必修2
主 干 知 识 梳 理
课
时
作
课
业
堂
互
动
探
究
(2)过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C、…点，则
这些点就是每经过相等时间物体所到达的位置．如图所示．
究
第五章 3 第25页
RJ版 ·物理 ·必修2
主
干
知 识
1．(1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜
梳
理 槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．
课
A．游标卡尺 B．秒表
时 作
课
业
堂 互
C．坐标纸
D．天平
动
探 究
E．弹簧测力计 F．重垂线
第五章 3 第26页
RJ版 ·物理 ·必修2
定纵坐标的．(2)做研究平抛运动的实验时，斜槽末端必须水
课 时
作
课 堂
平，以保证小球做平抛运动．使小球每次从斜槽上相同的位置
业
互
动 探
自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；在描画小球运动轨
究
迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点可舍去.
第五章 3 第29页
RJ版 ·物理 ·必修2
数据处理与误差分析
识
梳 理
B．安装器材，注意__________________，记下平抛初位
置O点和过O点的竖直线；
高中物理必修二---实验：研究平抛运动
第3节 实验：研究平抛运动一、实验目的1．用实验的方法描出平抛物体的运动轨迹．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．二、实验原理1．用描迹法逐点画出小球平抛运动的轨迹．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y ＝ax 2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x ＝v 0t ，y ＝12gt 2得初速度v 0＝x g 2y． 三、实验器材斜槽、坐标纸、图钉、方木板、小球、刻度尺、重锤、细线、三角板、铅笔、铁架台．四、实验步骤1．安装调整斜槽将坐标纸用图钉钉在竖直的木板的左上角，如图所示，用平衡法调整斜槽末端水平，直到将小球轻放在斜槽的平直部分的末端，能使小球在平直轨道上的任意位置静止即可．2．调整木板，确定坐标原点用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球运动轨迹所在平面平行靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O ，用铅笔在纸上把这个点记下来，O 点即为坐标原点，再利用重垂线画出通过O 点的竖直线．3．确定球的位置使小球由斜槽某一位置无初速度滚下，离开水平槽后做平抛运动．先用眼睛粗略确定小球的运动轨迹，然后使小球从同一位置无初速度滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点．用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置．4．建坐标系，描绘轨迹取下坐标纸，以过O 点的竖直线作为y 轴，过O 点的水平线作为x 轴，最后将纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动的轨迹．五、数据处理 1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如图所示，在x 轴上作出等距离的几个点A 1、A 2、A 3、…，把线段OA 1的长度记为l ，则OA 2＝2l ，OA 3＝3l ，由A 1、A 2、A 3、…向下作垂线，与其轨迹交点分别记为M 1、M 2、M 3、…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y 坐标和x 坐标之间应该具有y ＝ax 2的关系(a 是待定常量)，用刻度尺测量某点的x 、y 两个坐标值代入y ＝ax 2求出a ．再测量其他几个点的x 、y 坐标值，代入y ＝ax 2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线．2．计算平抛物体的初速度(1)已知轨迹和抛出点以抛出点为坐标原点，水平方向为x 轴，竖直向下为y 轴，建立平面直角坐标系． ①在轨迹曲线上任取A 、B 、C 、D 、E 、F 六个不同点．②用刻度尺分别测出它们的坐标x 和y ．③根据坐标值，代入公式v 0＝x t ＝x g 2y，分别计算小球的初速度v 0，并计算其平均值． (2)已知轨迹和竖直轴或水平轴，不知抛出点①在轨迹曲线上取三点A 、B 、C ，使x AB ＝x BC ＝x ，如图所示．②用刻度尺分别测出y A 、y B 、y C ，则有y AB ＝y B －y A ，y BC ＝y C－y B ． ③根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则物体从A运动到B 和从B 运动到C 的时间相等，设为T ；竖直方向由匀变速直线运动推论有：y BC －y AB ＝gT 2，且v 0T ＝x ．由以上两式得：v 0＝xg y BC －y AB ． 六、误差分析1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动．2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确．3．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差．4．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差．5．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差．七、注意事项1．实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，将其向两边各轻轻拨动一次，看其是否有明显的运动倾向)．2．方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重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滚下．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，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜．6．在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度．实验原理和数据处理图甲是“研究平抛运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有________．a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平b．每次小球释放的初始位置可以任意选择c．每次小球应从同一高度由静止释放d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y－x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________．(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5．0cm、y2为45．0 cm，A、B两点水平间距Δx为40．0 cm．则平抛小球的初速度v0为______m/s，若C点的竖直坐标y3为60．0 cm，则小球在C点的速度v C为________m/s(结果保留两位有效数字，g取10 m/s2)．[思路点拨] (1)明确实验条件和平抛运动轨迹特点，平抛运动初速度要水平，运动轨迹是平滑的曲线；(2)写出y－x2的函数关系式即可判断；(3)应用平抛运动在竖直方向做自由落体运动求出时间，再根据水平方向做匀速直线运动求出初速度，再求出小球在C点对应的竖直分速度，运用速度的合成即可求解合速度．[解析](1)要保证小球从斜槽末端水平抛出，则斜槽末端必须水平；要保证小球每次抛出的速度都相同，则小球必须从同一高度由静止释放，故选项a 、c 符合要求，选项b 错误．平抛运动的轨迹应为平滑曲线，故选项d 错误．(2)由平抛运动规律可得，竖直方向：y ＝12gt 2，水平方向：x ＝v 0t ，则y ＝12·g v 20·x 2，即y ∝x 2，故选项c 正确．(3)根据图线数据，利用运动规律分析由平抛运动可得y 1＝12gt 21，y 2＝12gt 22 解得t 1＝0.1 s ，t 2＝0.3 s ，故初速度v 0＝Δx t 2－t 1＝2.0 m/s C 点在竖直方向的分速度v 2y ＝2gy 3则C 点的速度v C ＝v 20＋v 2y ＝4.0 m/s. [答案] (1)ac (2)c (3)2.0 4.0平抛运动的初速度和抛出点的求解一个同学在“研究平抛物体的运动”实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离x 相等的三点A 、B 、C ，量得x ＝0．2 m ．又量出它们之间的竖直距离分别为h 1＝0．1 m ，h 2＝0．2 m ，利用这些数据，可求得：(g 取10 m/s 2)(1)物体抛出时的初速度为________ m/s ；(2)物体经过B 点时竖直分速度为________ m/s ；(3)抛出点在A 点上方的高度为________m 处．[解析] (1)在竖直方向上，由Δy ＝gT 2得h 2－h 1＝gT 2，解得时间间隔T ＝0.1 s在水平方向上，由x ＝v 0T解得初速度v 0＝2 m/s.(2)B 点是A 到C 过程中时间的中点，则竖直方向上AC 段的平均速度即为B 点的竖直分速度，有v By ＝v ACy ＝h 1＋h 22T ＝0.1＋0.22×0.1m/s ＝1.5 m/s. (3)法一：设抛出点与B 点的竖直高度为H ，则H ＝v 2By 2g ＝1.522×10m ＝0.112 5 m故抛出点到A 点的竖直高度H A ＝H －h 1＝0.012 5 m.法二：由v y ＝gt 知v By ＝gt B 则物体由抛出点运动到B 点所用的时间t B ＝1.510s ＝0.15 s 则物体由抛出点运动到A 点所用的时间t A ＝t B －T ＝0.05 s可得抛出点在A 点上方的高度h A ＝12gt 2A＝0.012 5 m. [答案] (1)2 (2)1.5 (3)0.012 5(1)由于平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，所以有关自由落体运动的几个推论在实验数据处理中可以使用．(2)题给的A 点不是抛出点时，用Δy ＝gT 2处理竖直方向的问题较为简单．实验改进与创新某同学设计了一个探究平抛运动的规律的实验，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P 0P 0′、P 1P 1′、…)，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，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．[解析] 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．实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平、A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B 板竖直；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球每次水平抛出的初速度相同；每次将B板向内侧平移距离d，是为了保持相邻痕迹点的水平距离大小相同．[答案](1)斜槽末端水平、A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B板竖直保持小球每次平抛时初速度相同(2)保持相邻痕迹点的水平距离大小相同(合理即可)(3)如图所示(1)本实验中，把小球的平抛运动的轨迹由纸面内转换到垂直纸面的平面内．(2)B板每向右平移距离d，同时向纸面内侧平移距离d，使转换具有等效性．1．(多选)在做“研究平抛运动”的实验时，下列说法正确的是( )A．安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否竖直B．安装有斜槽的木板时，只需注意小球不和木板发生摩擦C．每次实验都要把小球从同一位置由静止释放D．实验的目的是描绘出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律解析：选ACD.安装有斜槽的木板时，必须使斜槽末端切线水平，使木板竖直，以确保小球水平飞出和正确画出小球的运动轨迹，A正确，B错误；小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球初速度不变，C正确；由实验目的可知，D正确．2．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．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解析：选C.两球总是同时落地，说明两球竖直方向的分运动相同，均做自由落体运动，不能说明水平方向的运动情况．C正确．3．(多选)下列哪些因素会使“研究平抛运动”的实验的误差增大( )A．小球与斜槽之间有摩擦B．安装斜槽时其末端不水平C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上选取的点离原点O较远解析：选BC.从本实验的实验目的来看，就是要“描绘出平抛物体的运动轨迹，并求出平抛物体的初速度”，有的同学认为如果小球与斜槽之间有摩擦，小球离开斜槽末端的平抛初速度比光滑斜槽的小，而错选了A项．实验中要求“应使小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下”，目的是保证小球离开斜槽末端时的平抛初速度相等．因此只要保证小球每次从斜槽上由静止滚下的初始位置相同，平抛时的初速度就相同，小球与斜槽之间有摩擦，不会引起误差．如果安装斜槽时其末端不水平，其运动就不是平抛运动，而是斜抛运动，会引起误差．应以斜槽末端小球重心所在的位置为坐标原点，否则会引起误差．由y＝12gt2，x＝v0t，得v0＝x g2y.其中x、y均由刻度尺进行测量，进行计算时选取的点距抛出点O越远，x、y值就越大，误差越小．4．(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是( )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每秒拍摄15帧钢球做平抛运动的照片以获得平抛运动的轨迹解析：选BD.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错误；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强，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；获得钢球做平抛运动时每秒15帧的照片就等同于做平抛运动实验时在方格纸上描点的方法，同样可以获得平抛运动的轨迹，选项D 正确． 5．(多选)在研究平抛运动的实验中，某同学只记录了小球运动途中的A 、B 、C 三点的位置，取A 点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示，g 取10 m/s 2，下列说法正确的是( )A ．小球抛出点的位置坐标是(0，0)B ．小球抛出点的位置坐标是(－10，－5)C ．小球平抛的初速度为2 m/sD ．小球平抛的初速度为1 m/s解析：选BD.在竖直方向，据Δy ＝gT 2得(0.4－0.15)－0.15＝gT 2，解得T ＝0.1 s ，故v 0＝（0.2－0.1）m 0.1 s＝1 m/s ，选项D 正确．设抛出点离A 点的水平距离和竖直距离分别为x 、y ，小球从抛出点运动到A 点所用的时间为t .在竖直方向有：y ＋0.15 m ＝12g (t ＋T )2，y ＋0.4 m ＝12g (t ＋2T )2，解得t ＝0.1 s ，y ＝0.05 m ＝5 cm.在水平方向有：x ＝v 0t ＝1×0.1 m ＝10 cm.因此，抛出点的坐标为(－10，－5)，选项B 正确．6．(多选)“嫦娥三号”探月卫星的成功发射，标志着我国航天又迈上了一个新台阶．假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的闪光照片的一部分．已知照片上方格的实际边长为a ，闪光周期为T ，据此可以得出( )A ．月球上的重力加速度为a /T 2B ．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解析：选BC.由闪光照片可知，在竖直方向，在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；由小球在水平方向做匀速运动可得3a ＝v 0T ，解得v 0＝3a T ，选项B 正确；小球在平抛出后第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 20＋v 2y ＝45a T，选项D 错误． 7．在研究平抛运动的实验中，某同学只在竖直板面上记下了重垂线y 的方向，但忘了记下平抛的初位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图所示，现在曲线上取A 、B 两点量出它们到y 轴的距离，AA ′＝x 1，BB ′＝x 2，以及AB 的竖直距离h ，用这些数据可以求得小球平抛时初速度为( )A ． g （x 22－x 21）2hB ． g （x 2－x 1）22hC ．x 1＋x 22g 2hD ．x 2－x 12g 2h 解析：选A.设平抛小球运动到A 点的时间为t ，抛出点到A 点的竖直高度为H ，运动到B 点的时间为t ＋Δt ，则有H ＝12gt 2，H ＋h ＝12g (t ＋Δt )2，x 1＝vt ，x 2－x 1＝v Δt 联立解得v ＝g （x 22－x 21）2h，故A 选项正确． 8．如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图．(1)在图甲上标出O 点及Ox 、Oy 轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)固定斜槽轨道时应注意使_______________________________________________．(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)计算小球平抛初速度的公式v 0＝__________，根据图乙给出的数据，可计算出v 0＝__________m/s(g 取9.8 m/s 2)．解析：(1)如图所示，斜槽末端小球球心在白纸上的投影为O 点，从O点作平行于铅垂线向下的直线为Oy 轴，再垂直于Oy 作Ox 轴．(2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，应调整斜槽使轨道末端切线沿水平方向．(3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速度相同，故每次都让小球从斜槽的同一位置无初速度滚下．(4)由于x ＝v 0t ，y ＝12gt 2，故初速度v 0＝x g 2y，根据题图乙给出的数据，可计算出v 0＝1.6 m /s .答案：(1)见解析 (2)轨道末端切线沿水平方向 (3)使小球每次都从同一位置无初速度滚下 (4)x g 2y 1.69．两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)甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，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M、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AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度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，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出．实验中观察到的现象是________________．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________________________________________________________________________．解析：(1)题图甲是通过实验来验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动．现象为两球同时落地，说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动．(2)题图乙是通过实验来验证平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动．现象为P球击中Q球，说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．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10．如图所示，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h＝0．420 m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－1) 0．741 1．034 1．318 1．584t/ms 292．7 293．0 292．8 292．9d/cm 21．7 30．3 38．6 46．4(1)0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＝2hg＝2×0．42010s＝289．8 ms，发现理论值与测量值之差约为 3 ms．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，重新做了这个实验，竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t′理，但二者之差在3 ms～7 ms，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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________．解析：(1)给出的四组数据，d与v0的比值分别为0.293、0.293、0.293、0.293，可见，水平位移与初速度成正比，与时间无关．(2)重力加速度应取当地的真实值，或取9.8 m/s2，不能取10 m/s2.(3)测量值大于理论计算值的原因可能有两个，一是光电门传感器置于槽口的内侧，将小球水平运动的时间记录在内了，二是空气阻力的影响，使运动时间比理论值偏大．由题意知初速度越大差值越小，故导致偏差的原因是光电门传感器置于槽口的内侧．答案：(1)正比时间(2)重力加速度取值不正确(3)光电门传感器置于槽口的内侧。
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研究平抛运动一、实验目的:(1)描绘出平抛物体的运动轨迹;(2)判断轨迹就是否就是抛物线;(3)求出平抛运动物体的初速度。
二、实验原理:平抛运动可以瞧成就是两个分运动的合运动:⑴水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛物体的初速度;⑵竖直方向的自由落体运动.利用有孔的卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同置,然后描出运动轨迹,x与y,利用就可以求出平抛物体的初速度三、实验器材平抛运动实验器、小球、复写纸、白纸(可先画上坐标格)、直尺、三角板、铅笔等。
四、实验步骤(1)打开上下压纸板,将复写纸叠放白纸上平整地夹进竖直面板(2)用调节螺脚调重锤尖与底座上锥尖对正。
以重锤线定Y轴位置后,收重锤放面板后。
(3)将接球板装入竖直轨道,升至轨道O线位,用钢球沿接球板向图纸横划X轴线(与Y轴交点为坐标原点O)(4) 固定好平抛轨道上定位器。
拉出接球板定位销拉钮,逐次下降,并依次从定位器处将钢球快而稳地释放抛出,直至最低点,钢球即依次在图纸上打留一系列迹点。
(若改变定位器位置重复上述操作,可打留另一系列迹点)(5)取下图纸,根据一系列迹点,用平滑曲线画出小球平抛运动轨迹五、处理数据1、如何判断平抛运动的轨迹就是不就是抛物线？假设轨迹就是一条抛物线,则轨迹上各点应满足y=ax2 。
测出轨迹上某点的坐标(x、y),带入y=ax2中求出a,就可知道代表这个轨迹的可能关系式;再测几个点的坐标代入验证。
2、怎样计算平抛物体的初速度？平抛运动的两个分运动为:水平方向上的匀速直线运动;竖直方向上的自由落体运动测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0六、例题分析例例1:在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施可减小误差？()A.斜槽轨道必须光滑B.斜槽水平部分轨道必须水平C.每次要平衡摩擦力D.小球每次应从斜槽上同一高度释放例2:在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=2、5cm。
若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=________(用L、g表示),其值就是________七、典题精练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,将您认为正确的选项前面的字母填在横线上:212x v t y gt==和，v=⎪⎩⎪⎨⎧==221gtyt vxv0=tx= xyg2A.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、在“研究平抛物体的运动”实验时,已备有下列器材:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要下列器材器材中的:A、秒表B、天平C、重锤线D、测力计3、就是研究平抛运动”的实验装置图,(b)就是实验后在白纸上作的图(1)在(a)图上标出O点及OX,OY轴,并说明这两条坐标轴就是如何作出的.答:____________________________________.(2)固定斜槽轨道时应注意使____________________________________.(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹,实验中应注意__________________________________________________.v=______________,根据图(b)给出的数据,(4)计算小球平抛初速度的公式为v =______m/s.可计算出探究功与速度变化的关系一、实验目的:(1)通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系、(2)体会探究的过程与所用的方法、二、实验器材:木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等、三、实验过程(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……(2)由纸带与打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3……(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第一次实验时的功W为单位),小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线、(4)如果W-v曲线就是一条直线,表明W∝v;如果不就是直线,可着手考虑就是否存在下列关系:W∝v2、W∝v3、W∝v……(5)根据W-v草图,大致判断两个量可能就是什么关系、如果认为很可能就是W∝v2,就做出Wv2曲线,如果这条曲线就是一条直线,就可以证明您的判断就是正确的、四、数据的处理问题:1、对于实验所得到的数据,我们如何处理?2、描绘图象时我们应注意哪些问题?画图线时应画成平滑的曲线,不能连成折线;在画直线时应尽可能使点落在直线上,不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧,如图甲、乙所示、五、小结通过本节探究实验,我们学会了一种巧妙的方法:橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算,然而改变橡皮筋的条数,保持小车相同的运动距离,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比、实验过程影响实验结果的原因主要就是平衡摩擦就是否恰当、轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以、通过对数据的处理得知W∝v2、六、例题分析例1、本实验就是一个探究性实验,探究的目的就是( )A、探究力与物体运动速度的关系B、探究力与物体运动加速度的关系C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系例2、在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用,这样,在小车沿木板滑行的过程中,除橡皮筋对其做功以外,还有阻力做功,这样便会给实验带来误差,我们在实验中想到的办法就是,使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下面说法正确的就是A、木板只要稍微倾斜一些即可,没有什么严格的要求B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件:即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动,这木板的倾斜程度就是符合要求的D、其实木板不倾斜,问题也不大,因为实验总就是存在误差的七、典题精练1、关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的就是()A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出2、在“探究功与速度变化的关系”的实验中,得到的纸带如图1所示,小车的运动情况可描述为:A、B之间为________运动;C、D之间为________运动,应选________来计算小车的速度v、图13、在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时,下列说法正确的就是()A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度4、在课本实验中,小车会受到阻力,但可使木板倾斜作为补偿.则下列操作正确的就是()A.放开小车,能够自由下滑即可B.放开小车,能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可5、在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变,这样每次()A.做的功一样B.每条橡皮筋产生的弹性势能相同C.产生的动能相同D.产生的重力势能相同6、在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时,小车的质量为m,使用橡皮筋6根,每次增加一根,实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中、(1)试在图7－6－3中作出图象.(2)从图象可以得出的实验结论就是____________________.图7－6－3验证机械能守恒定律一、实验原理物体在自由下落过程中,重力势能减少,动能增加。
如果忽略空气阻力,只有重力做功,物体的机械能守恒,重力势能的减少等于动能的增加。
设物体的质量为m,借助打点计时器打下纸带,由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v;进而求得重力势能的减少量│△E p│=mgh与动能的增加量△E K=1/2mv2;比较│△E p│与△E K,若在误差允许的范围内相等,即可验证机械能守恒。
测定第n点的瞬时速度v n:依据“物体做匀变速直线运动,在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”,用公式v n=(h n+1-h n-1)/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。
二、实验器材电火花计时器,交流电源,纸带(复写纸片),重物(带纸带夹子),导线,刻度尺,铁架台(带夹子)。
三、实验步骤(1)按图装置固定好计时器,并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(2)将纸带的一端用小夹子固定在重物上,使另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方。
(3)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点。
(4)换几条纸带,重做上面的实验。
(5)从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。
(6)在挑选出的纸带上,先记下打第一个点的位置0(或A),再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等,用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等,如图所示。
(7)用公式v n=(h n+1-h n-1)/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。
(8)计算出各点对应的势能减少量mgh n与动能的增加量1/2mv n2的值,进行比较,得出结论。
四、例题分析在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s 2。
某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时计数点对应刻度尺上的读数如图所示。
图中O 点就是打点计时器打出的第一个点,A 、B 、C 、D 分别就是每打两个点取出的计数点。
根据以上数据,可知重物由O点运动到B 点时:(1)重力势能的减少量为多少?(2)动能的增加量就是多少?(3)根据计算的数据可得出什么结论?产生误差的主要原因就是什么?五、典题精练1、在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量,需要通过计算得到的有……( )A 、重物的质量B 、重力加速度C 、重物下落的高度D 、与重物下落高度对应的重物的瞬时速度2、关于“验证机械能守恒定律”的实验,下列叙述中正确的就是………………………( )A 、必须用天平测出重物的质量B 、必须采用直流低压电源C 、必须先接通电源,后释放纸带D 、必须用秒表测出重物下落的时间3、在“验证机械能守恒定律”的实验中,由于打点计时器两个限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,这样的结果会有( )A 、mgh ＞212m υB 、mgh ＜212m υC 、mgh ＝212m υ D 、以上都有可能 4、在“验证机械能守恒定律”的实验中,对于自由下落的重物,下列选择条件中可取的就是( )A 、选用重物时,重的比轻的好B 、选用重物时,体积小的比体积大的好C 、选定重物后,为计算其动能、势能的变化量,需要称出它的质量D 、重物所受重力应远大于它所受的空气阻力与纸带受到的打点计时器的阻力5、如下图所示,就是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带,我们选中N 点来验证机械能守恒定律。