实验2 探究射程和射高与初速度和抛射角的关系-2023-2024学年高一物理必修2实验报告册（人教版）

学生实验报告册 物理 必修 第二册 （人教版） 以最大的力气投掷石子， 要把石子投得最远， 投得太高不行， 太低达不到目 的。 怎样才能投得最远呢？ 猜想与假设 1. 抛射角不能太大 （接近 90° ）， 也不能太小 （接近 0° ）， 可能是 45° 角吧。 2. 应该增大投掷力气， 即增大石子的初速度。 3. 顺风投掷， 风越大越好。 4. 其他猜想： 。 探究目的 忽略风力的影响， 探究射程和射高与初速度和抛射角的关系。 设计与提示 1郾 用注射针头作为抛射装置， 喷出的水流作为研究对象。 2郾 抛射角保持不变， 改变喷射速度， 定性 观察射程、 射高与初速度的关系。 3郾 初速度大小保持不变， 改变抛射角， 探 究射程、 射高与抛射角的定量关系。 实验装置如图 2-1 所示： ① 为药瓶； ② 为 连接软管； ③ 为流量控制开关； ④ 为喷水嘴； ⑤ 为接水槽； ⑥ 为水平直横杆； ⑦ 为量角器； 探究射程和射高与初速度 和抛射角的关系实验二 图 2-1 v 0 θ h s ① ③ ② ⑦ ④ ⑧ ⑥ ⑤ 实验日期 年 月 日 问题的提出 12 ⑧ 为铁架台。 为了测量射程和射高， 还要有刻度尺。 ①②③④ 为一套输液装置， 其中喷水嘴 ④ 是用 ⑨ 号注射针头做成的： 将注射 针头的尖头截去、 磨平， 余下孔径约为 0郾8 mm 的短管充当喷水嘴。 操作与记录 1郾 按图 2-2 所示安装好仪器， 水平直横杆与喷 水口等高。 用水平直横杆作基准线来比较、 测量水 流的射程和射高。 2. 固定抛射角， 把流量控制开关开到最大， 让 喷嘴喷水。 把连接管从药瓶中拔出， 并使上端停在 药瓶口处不动。 随着软管中液面的不断降低， 可以 观察到： 射程越 ， 射高越 。 关闭流量控制开关。 3. 将连接软管的上插头插回药瓶口中， 把流量控制开关开到最大， 改变喷水 嘴方向， 使抛射角由 0° 逐渐增大到 90° ， 观察射程和射高的变化： 射程先 后 ， 射高 。 关闭流量控制开关。 4. 调整抛射角 θ＝15° ， 把流量控制开关开到最大， 让喷水嘴喷水， 一名同学 用直尺测出射程 s ， 另一名同学用直尺测出射高 h ， 第三名同学将测量结果记入 下表。 关闭流量控制开关。 5. 再分别调整抛射角 θ 为 30° 、 40° 、 42° 、 45° 、 48° 、 50° 、 60° 、 75° 、 90° ， 重复步骤 4 。 分析与论证 1郾 分析表格中的数据可以看出： （ 1 ） 在抛射角小于 的范围内， 随着抛射角的增大， 水流的 射程 ， 射高 。 （ 2 ） 当抛射角超过 后， 随着抛射角的增大， 水流的射程 v 0 θ h s 图 2-2 抛射角 0° 射程 s/cm 0 射高 h/cm 0 探究射程和射高与初速度和抛射角的关系 实验二 13 学生实验报告册 物理 必修 第二册 （人教版） ， 射高 。 （ 3 ） 当抛射角等于 时， 水流的射程最大， 射高 。 （ 4 ） 当抛射角等于 90° 时， 水流的射程 ， 射高 。 2郾 在图 2-3 甲的坐标纸上， 作出 s-θ 图像， 进一步研究 s 随 θ 的变化规律。 3郾 在图 2-3 乙的坐标纸上， 作出 h-θ 图像， 进一步研究 h 随 θ 的变化规律。 实验结论 1. 在抛射角小于某个值 （接近 45° ） 的范围内， 随着抛射角的增大， 水流的 射程 ， 射高 ， 但都不是均匀增大。 2. 当抛射角超过某个值 （接近 45° ） 后 ， 随着抛射角的增大 ， 水流的射 程 ， 不是均匀减小； 射高 ， 也不是均匀增大。 3. 当抛射角等于某个值 （接近 45° ） 时， 水流的射程最大， 射高不是最高。 4. 当抛射角等于 90° 时， 水流的射程最小， 为零， 射高最大。 5. 还有： 。 思考与练习 1郾 举出你知道的增大射程和减小射程的事例。 2郾 本实验中发现喷水嘴的喷水初速度大小保持不变， 怎样解释？ 图 2-3 甲 乙 14 3郾 在一次投篮游戏中， 小刚同学调整好力度， 将球从 A 点向篮筐 B 点投去， 结果球如图 2-4 所示沿着一条弧线飞到篮筐后方， 已知 A 、 B 等高。 请问： （ 1 ） 下轮再投时， 他应该如何调整？ （ 2 ） 若保持力度不变， 把球投入篮筐， 他有几种投法？ 4郾 把某物体以一定大小的初速度斜向上抛出， 如果忽略空气阻力， 则它落回 同一水平面时， 其射程以抛射角 45° 时为最大。 而在铅球投掷比赛中， 铅球的落 点在地面， 投掷点在地面上方某高度处， 如图 2-5 所示。 抛射角为 45° 时射程就 不是最大。 要想使射程最大， 抛射角应大于还是小于 45° ？ 用你的实验装置， 研