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高中 | 探究平抛运动的特点题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第五章 曲线运动
5.3 实验:研究平抛运动
探究平抛运动的特点
用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置,探究平抛运动的特点。
某同学实验时忘了标记重垂线方向,为解决此问题,他在频闪照片中,以某位置为坐标原点,沿任意两个相互垂直的方向作为$x$轴和$y$轴正方向,建立直角坐标系$xOy$,并测量出另外两个位置的坐标值$({{x}_{1}}$,${{y}_{1}})$、$({{x}_{2}}$,${{y}_{2}})$,如图所示。根据平抛运动规律,利用运动的合成与分解的方法,可得重垂线方向与$y$轴间夹角的正切值为 。
如图${{x}_{0}}$、${{y}_{0}}$分别表示水平和竖直方向,设重垂线方向${{y}_{0}}$与$y$轴间的夹角为$\theta $,建立坐标系存在两种情况,如图所示:
当建立的坐标系为${{x}_{1}}$、${{y}_{1}}$时,则$x$轴方向做匀减速运动;
根据逐差法计算加速度有${{x}_{2}}-2{{x}_{1}}=-g\sin \theta {{(2\;\rm T)}^{2}}$
$y$轴方向有${{y}_{2}}-2{{y}_{1}}=g\cos \theta {{(2\;\rm T)}^{2}}$
联立解得$\tan \theta =\dfrac{2{{x}_{1}}-{{x}_{2}}}{{{y}_{2}}-2{{y}_{1}}}$
当建立的坐标系为${{x}_{2}}$、${{y}_{2}}$时,则$x$轴方向做匀加速运动;
根据逐差法计算加速度有${{x}_{2}}-2{{x}_{1}}=g\sin \theta {{(2\;\rm T)}^{2}}$
$y$轴方向有${{y}_{2}}-2{{y}_{1}}=g\cos \theta {{(2\;\rm T)}^{2}}$
综上所述,重垂线方向与$y$轴间夹角的正切值为$\tan \theta =|\dfrac{2{{x}_{1}}-{{x}_{2}}}{{{y}_{2}}-2{{y}_{1}}}|$
故答案为:$|\dfrac{2{{x}_{1}}-{{x}_{2}}}{{{y}_{2}}-2{{y}_{1}}}|$
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