抛射体运动的照相法研究

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。

实验二 抛射体运动的照相法研究运动独立性原理是牛顿力学的一个最基本的原理，也是在物理学中使用分析、综合等解决问题的典型示例。

本实验通过对抛射体运动的实验研究，加深对运动独立性原理的认识，并学习如何从实验结果到探索运动规律的方法。

照相技术应用很广，可用来记录瞬变状态(如爆炸，高速运动)和人眼不能直接观察的现象(如X 光、红外线、高能粒子)，还是一种在特殊环境中(如宇宙空间、深海)的监测手段。

本实验中采用多次曝光法照相拍摄小球运动轨迹并利用照片上运动小球轨迹的瞬时位置数据来探索小球的运动规律。

[实验目的]1． 学会应用多次曝光法对运动物体进行动态研究。

2． 学会照相机的使用和照片的冲印技术。

2．学会用表差法处理实验数据。

[实验原理]1．多次曝光法拍摄物体运动轨迹在同一张底片上，按一定时间间隔连续地对运动物体进行多次曝光，该过程称多次曝光法照相，可得到物体运动轨迹的一连串中间的瞬时影像。

获得这种照片可通过两种曝光方法，一种方法是运动物体处在黑暗背景中，打开照相机快门，以一系列等时间间隔的多次闪光进行拍摄，另一种是让运动物体在灯光照明下，用等时间间隔开启的快门进行拍摄。

本实验为第一种方法用频闪摄影仪进行拍摄。

2．数据处理方法--表差法如何找出物理量之间为非线性函数关系时的相互关系式， 如指数函数关系，对数函数关系或三角函数关系等，方法各不相同。

本实验学习的表差法是一种求出对以自由落体n 次多项式为例的函数关系方法。

设实验测得两物理量x 和t ，它们之间的函数关系式如下：n t n m t b t a t v C x !!31!210302000+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++= (1)如果我们求得式中各个系数⋅⋅⋅⋅⋅⋅000,,a v C 则方程式就求出来了。

借助于导数，现分别计算：0C ：作t x ~图，当t ＝0时，00c x = 0v ：将x 对于t 求导数，得102000)!1(21--+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++=n t n m t b t a v x(2) 作t x~ 图，当t =0时，00v x = 0a ：将x 对于t 求二阶导数得2000)!2(--+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=n t n m t b a x (3) 作；t x~ 图，当t =0时，0a x = 0b ： ……这样每求导一次，就可以求出一个系数。

实验24激光全息照片拍摄及观察实验32 激光全息照相物理实验报告（版2009-03-07 03:09:34 阅读830 评论2 字号：大中小订阅【实验目的】1．学习全息照相的基本原理和方法2．了解全息照相的主要特点3. 学习观察全息照片的方法【仪器设备】全息照相的整套装置（PHYWE），如图1所示：图1 全息照相实验装置【光路原理图】图2 方法一实验光路原理图3 方法二实验光路原理【实验原理】总的来说，全息照相和普通照相的原理完全不同。

普通照相通常是通过照相机物镜成像，在感光底片平面上将物体发出的或它散射的光波（通常称为物光）的强度分布（即振幅分布）记录下来，由于底片上的感光物质只对光的强度有响应，对相位分布不起作用，所以在照相过程中把光波的位相分布这个重要的信息丢失了。

因而，在所得到的照片中，物体的三维特征消失了，不再存在视差，改变观察角度时，并不能看到像的不同侧面。

全息技术则完全不同，由全息术所产生的像是完全逼真的立体像（因为同时记录下了物光的强度分布和位相分布，即全部信息），当以不同的角度观察时，就象观察一个真实的物体一样，能够看到像的不同侧面，也能在不同的距离聚焦。

全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。

从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。

在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。

【实验内容】1．调整光路方法一：制作漫反射物体的全息片的典型光路如图2 所示，这是一种典型的利思一厄帕特尼克斯(离轴型)全息照相的光路图。

He-Ne 激光器发出的激光由分束镜分为两束，两束光强的比例，要视被摄物的漫反射能力以及参、物两光束在底片上的比例来决定。

人教版高中物理必修二知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习抛体运动解题技巧【学习目标】1、理解抛体运动的特点，掌握匀变速曲线运动的处理方法；2、理解平抛运动的性质，掌握平抛运动规律；3、能将匀变速直线运动的规律、运动合成与分解的方法，顺利的迁移到抛体运动中，以解决抛体（曲线）运动问题。

【要点梳理】要点一、抛体运动的定义、性质及分类要点诠释：1、抛体运动的定义及性质（1）定义：以一定初速度抛出且只在重力作用下的运动叫抛体运动。

（2）理解：①物体只受重力，重力认为是恒力，方向竖直向下；②初速度不为零，物体的初速度方向可以与重力的方向成任意角度；③抛体运动是一理想化模型，因为它忽略了实际运动中空气的阻力，也忽略了重力大小和方向的变化。

（3）性质：抛体运动是匀变速运动，因为它受到恒定的重力mg作用，其加速度是恒定的重力加速度g。

2、抛体运动的分类按初速度的方向抛体运动可以分为:竖直上抛：初速度v0竖直向上，与重力方向相反，物体做匀减速直线运动；竖直下抛：初速度v0竖直向下，与重力方向相同，物体做匀加速直线运动；斜上抛：初速度v0的方向与重力的方向成钝角，物体做匀变速曲线运动；斜下抛：初速度v0的方向与重力的方向成锐角，物体做匀变速曲线运动；平抛：初速度v0的方向与重力的方向成直角，即物体以水平速度抛出，物体做匀变速曲线运动；3、匀变速曲线运动的处理方法以解决问题方便为原则，建立合适的坐标系，将曲线运动分解为两个方向的匀变速直线运动或者分解为一个方向的匀速直线运动和另一个方向的匀变速直线运动加以解决。

要点二、抛体运动需要解决的几个问题要点诠释：1、抛体的位置抛体运动位置的描写：除上抛和下抛运动，一般来说，抛体运动是平面曲线运动，任意时刻的位置要由两个坐标来描写，建立坐标系，弄清在两个方向上物体分别做什么运动，写出x、y两个方向上的位移时间关系，x=x(t) y=y(t) ，问题得到解决。

2、轨迹的确定由两个方向上的运动学方程x=x(t) y=y(t)消除时间t，得到轨迹方程y=f(x)。

光的干涉、衍射与全息照相摘要：全息照相原理是 1948 年伽伯（Dennis Gabor）为了提高电子显微境的分辨本领而提出的,亦称全息摄影，是一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振振幅、相位）的照相技术。

伽伯曾用汞灯作光源拍摄了第一张全息照片。

其后，这方面的工作进展相当缓慢。

直到 1960 年激光出现以后，全息技术才获得了迅速发展，现在它已是一门应用广泛的重要新技术。

关键词：全息照相，波的干涉，波的衍射，全息应用一全息摄影的发展简史早在激光出现以前，1948年伽博为了提高电子显微镜的分辨本领而提出了全息照相的理论，并开始全息照相的研究工作。

1960年以后出现了激光，为全息照相提供了一个高亮度高度相干的光源，从此以后全息照相技术进入一个崭新的阶段。

相继出现了多种全息的方法，不断开辟全息应用的新领域。

伽伯也因全息照相的研究获得1971年的诺贝尔物理学奖金。

照相的奥秘在于对光的记录。

所有的光都拥有三种属性，它们分别是光的明暗强弱、光的颜色以及光的方向。

早期的银版照相和黑白照片只能记录下光的明暗变化，而彩色照片在此之外，还能通过记录光的波长变化，反应出它的颜色。

全息摄影是唯一能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术，通过激光技术，它能记录下光射到物体上再折射出来的方向，逼真地再现物体在三维空间中的真实景象。

一直到根特兄弟的作品问世之前，所谓的真实再现一直都不过是理论上的。

实际上，全世界也有许多其他人在从事着全息摄影的研究，国际全息图象制造者联合会（International Hologram Manufacturers Association）就是一个聚集了全球全息摄影专家和爱好者的组织。

但伊夫·根特毫无疑问是这些专家中的翘楚，在2001年冬季，这个联合会将“本年度最佳全息摄影作品”和“最新全息摄影技术”这两项最有分量的大奖颁发给了伊夫，就是最好的说明。

一次在奥地利召开的全息摄影学术会议上，当根特兄弟发言并展示自己的作品时，“140多位经验丰富的全息摄影高手都充满钦佩之情地深吸了一口气”。

第五章抛体运动单元测试及答案一、选择题1．如图所示，某河宽d=100m，水流速度v1=4 m/s，河中央处有一漂流物A（可视为质点）顺流而下，观察点B发现漂流物时，其距观察点的平行河岸距离L= 100 m，值班员当即驾驶快艇去拦截漂流物，刚好在观察点正前方的C处拦截到漂流物，BC连线垂直河岸。

此过程中快艇相对于水的速度恒定。

则下列说法中正确的是A．快艇船头垂直河岸行驶，只要速度合适就可以完成任务B．此过程中船行驶的速度可以小于4m/sC．此过程中船行驶的速度大小一定是25m/sD．若水流速度加倍后仅将船的行驶速度大小加倍不可完成任务2．质量为2kg的质点在x-y平面上做曲线运动，在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图所示，下列说法正确的是（）A．质点的初速度为3 m/sB．2s末质点速度大小为6 m/sC．质点做曲线运动的加速度为3m/s2D．质点所受的合外力为3 N3．关于运动的合成和分解，下列说法正确的是（）A．合运动的速度一定大于两个分运动的速度B．合运动的速度一定大于其中一个分运动的速度C．合运动的速度方向就是物体实际运动的方向D．知道两个分速度的大小就可以确定合速度的大小4．一斜面倾角为θ，A，B两个小球均以水平初速度v o水平抛出，如图所示．A球垂直撞在斜面上，B球落到斜面上的位移最短，不计空气阻力，则A,B两个小球下落时间tA与tB 之间的关系为（）A．t A=t BC ．t B =2t AD ．无法确定5．某船在静水中划行的速率为3m/s ，要渡过30m 宽的河，河水的流速为5m/s ，下列说法中不正确的是（ ） A ．该船渡河的最小速率是4m/s B ．该船渡河所用时间最少为10sC ．该船不可能沿垂直河岸的航线抵达对岸D ．该船渡河所通过的位移的大小至少为50m6．如图所示，水平地面附近，小球B 以初速度v 斜向上瞄准另一小球A 射出，恰巧在B 球射出的同时，A 球由静止开始下落，不计空气阻力．则两球在空中运动的过程中（ ）A ．A 做匀变速直线运动，B 做变加速曲线运动 B ．相同时间内B 速度变化一定比A 的速度变化大C ．两球的动能都随离地竖直高度均匀变化D ．A 、B 两球一定会相碰7．里约奥运会我国女排获得世界冠军，女排队员“重炮手”朱婷某次发球如图所示，朱婷站在底线的中点外侧，球离开手时正好在底线中点正上空3.04m 处，速度方向水平且在水平方向可任意调整.已知每边球场的长和宽均为9m ，球网高2.24m ，不计空气阻力，重力加速度210g m s .为了使球能落到对方场地，下列发球速度大小可行的是A ．22m/sB ．23m/sC ．25m/sD ．28m/s8．如图所示，甲、乙两同学从河中O 点出发，分别沿直线游到A 点和B 点后，立即沿原路线返回到O 点．OA 、 OB 分别与水流方向平行和垂直，且OA=OB=12m ．若水流速度为2.0m/s 不变，两人在静水中游速相等均为2.5m/s,他们所用时间分别用t 甲、t 乙表示，则( )B ．t 甲=15sC ．t 乙=12sD ．t 乙=16s9．如图所示的曲线为一质点在恒定合外力作用下运动的一段轨迹，质点由A 到B 的时间与质点由B 到C 的时间相等，已知曲线AB 段长度大于BC 段长度，则下列判断正确的是（ ）A ．该质点做非匀变速运动B ．该质点在这段时间内可能做加速运动C ．两段时间内该质点的速度变化量相等D ．两段时间内该质点的速度变化量不等10．将一个小球从光滑水平地面上一点抛出，小球的初始水平速度为u ，竖直方向速度为v ，忽略空气阻力，小球第一次到达最高点时离地面的距离为h ．小球和地面发生第一次碰撞后，反弹至离地面4h 的高度．以后每一次碰撞后反弹的高度都是前一次的14（每次碰撞前后小球的水平速度不变），小球在停止弹跳时所移动的总水平距离的极限是（ ） A ．uvg B ．2uvg C ．3uvg D ．4uvg11．如图所示，半径为R 的半球形碗竖直固定，直径AB 水平，一质量为m 的小球（可视为质点）由直径AB 上的某点以初速度v 0水平抛出，小球落进碗内与内壁碰撞，碰撞时速度大小为2gR ，结果小球刚好能回到抛出点，设碰撞过程中不损失机械能，重力加速度为g ，则初速度v 0大小应为（ ）A gRB 2gRC 3gRD ．gR12．如图所示，在固定的斜面上A 、B 、C 、D 四点，AB=BC=CD 。

第五章抛体运动实验：探究平抛运动的特点教学设计科目物理课题实验：探究平抛运动的特点课时1课时教学目标与核心素养一．知识与技能1.通过实验探究，初步掌握平抛运动问题的处理方法；2.掌握频闪照相法、滴水法、描点法等探究实验的常用方法；3.通过实验，探究并认识平抛运动的规律；二．过程与方法1.利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”“正交分解”的思想方法；2.在实验教学中，进行控制的思想方法的教育：从实验的设计、装置、操作到数据处理，所有环节都应进行多方面实验思想的教育，“实验的精髓在于控制”的思想，在乎平抛物体实验中非常突出。

如装置中斜槽末端应保持水平的控制；木板要竖直放置的控制，操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处静止开始释放的控制；在测量小车位置时对实验误差的控制等。

三．情感态度与价值观1.通过重复多次实验，进行共性分析、归纳分类，达到鉴别结论的教育目的，同时还能进行理论联系实际的教育。

2.在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”。

教学重、难点教学重点：1、平抛运动的特点和规律；2、学习和借鉴本节课的研究方法。

教学难点：1、平抛运动的规律。

教学准备教具：平抛运动演示仪、平抛竖落仪等.教学过程教师活动学生活动设计意图一．导入新课：前几节课我们学习了曲线运动的相关知识以及研究曲线运动的基本方法-运动的合成与分解。

那我们先来回顾一下：【教师提出问题】①做曲线运动的物体其速度的方向是怎样的？②在什么情况下物体会做曲线运动？③运动的合成与分解包含哪几个方面的内容？④合运动和分运动之间以及各个分运动之间存在什么关系呢？好了，我们已经了解了通过运动的合成与分解能够研究曲线运动的规律，现在这节课，我们通过实验来研究一种生活中常见的曲线运动-平抛运动。

二．讲授新课：（1）抛体运动质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向当物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动包括速度的合成与分解、位移的合成与分解、加速度的合成与分解合运动和分运动所经历的时间一定是相同的，这是等时性原理；各个分运动之间是相互独立、互不影响的，这是独立性原理通过对前面曲线运动和运动的合成与分解的回顾，开启本节课的学习-实验：探究平抛运动的特点【教师引导实验】抛体运动教师以任意角度向空中抛出一个粉笔头。

抛射体运动实验报告抛射体运动实验报告1.引言1.1问题陈述抛射体运动是物理学的基础实验之一，研究抛射体在空中受到重力的作用下的运动规律。

本实验旨在通过对抛射体的自由落体和斜抛运动进行观察和测量，探究抛射体的运动特性。

1.2背景知识抛射体运动是一种斜向投掷物体的运动方式，由于重力的作用，抛射体在空中运动时会呈抛物线轨迹。

抛射体的运动可以分为两个组成部分：竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动。

2.实验方法和步骤2.1实验器材- 抛体（如小球等）- 皮尺- 桌面- 软垫2.2实验步骤此处添加实验步骤的详细描述，包括实验器材的摆放和准备工作，以及具体的测量和观察步骤。

3.实验结果3.1 自由落体实验结果在此部分，列出针对自由落体实验所得到的数据和测量结果。

描述实验过程中的观察情况，并附上相应的数据表格和图表。

3.2 斜抛运动实验结果在此部分，列出针对斜抛运动实验所得到的数据和测量结果。

描述实验过程中的观察情况，并附上相应的数据表格和图表。

3.3 数据分析基于实验结果，在此部分对自由落体和斜抛运动的数据进行分析和总结。

计算重力加速度的近似值，比较理论值与实际值之间的差异，并讨论可能的误差来源。

4.讨论和结论4.1讨论在此部分，对实验结果进行讨论。

比较自由落体和斜抛运动的特点和规律，分析实验数据与理论预期的一致性。

还可以讨论实验的限制和改进方法。

4.2结论根据实验结果和讨论，得出结论，并总结整个实验的目的和重要性。

提出进一步研究的可能性和方向。

5.个人观点和理解在此部分，我将分享对抛射体运动实验的观点和理解。

可以包括实验中遇到的困难、对实验结果的感受以及与其他相关概念或实验的联系。

6.参考文献在此部分列出参考文献，包括使用的教材、学术论文或相关网站链接等。

以上是对抛射体运动实验报告的一个示例框架，你可以根据具体实验的要求和实际情况进行适当调整和修改。

希望这样的格式能帮助你撰写一篇有条理、内容全面、高质量的实验报告。

抛体运动的照相法研究实验报告实验名称：抛体运动的照相法研究
实验目的：通过使用照相技术研究抛体运动，探究其运动规律。

实验材料：相机、小球、测量工具等。

实验原理：利用照相技术记录小球运动的轨迹，通过分析轨迹
图来研究抛体运动的规律。

在实验开始前，首先需要确定相机的
快门速度和光圈大小，以保证拍摄质量。

实验步骤：
1. 将相机设置在固定的位置，用三脚架固定相机，调节参数让
相机能够拍摄全过程，并将小球放置于相机正前方。

2. 将小球用一定的力量抛出，通过相机记录轨迹，并等待小球
落地后停止拍摄。

3. 将小球抛出的过程重复多次，获得足够多的数据。

4. 将照片中所拍摄的轨迹进行数字化处理，获得小球的运动轨迹，并分析小球的加速度，速度，位移等参数，并精确计算小球
在不同高度所处的速度，以得出其运动规律。

5. 按照实验结果，绘制小球的运动图像，进行进一步的分析，
确定小球的运动规律与数学公式，验证理论和实验结论的正确性。

实验结果：通过对小球的照相实验和数据处理，我们得出了小
球在不同高度下的速度和位移的关系式，发现小球具有匀加速运
动的特征，得出了小球的加速度与时间的关系，发现小球的加速
度随时间线性增加，验证了抛体运动的理论公式，并揭示了物理
原理和规律。

实验结论：照相法研究抛体运动是可行的方法，能够有效地研
究抛体运动的规律，运用数学公式分析和数据处理的方法，能够
更加精确地计算出小球的加速度、速度、位移等参数，并从实验
结果中得到正确结论，验证了抛体运动的理论和公式，帮助我们
更好地理解物理学中的抛体运动规律。

高中物理新课标必修2第五章第四节《平抛运动》探究教案★教学目标（一）知识与技能1.验证平抛运动的特点是水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动.2.通过实验探究得到平抛运动轨迹.（二）过程与方法体会平抛运动规律的探究过程，体会运动的合成和分解在探究平抛运动规律中的应用. （三）情感态度与价值观1.通过实验探究平抛运动的规律，让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探求规律，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态.2.充分利用多媒体辅助教学、演示仪器和自制器材，激发学习兴趣，增强求知的欲望. ★教学重点A.如何设计实验。

B.如何处理实验数据。

C.通过实验处理结果加深对平抛运动的理解★教学难点准确得到平抛运动的轨迹.★教学方法探究、讲授、讨论、练习★教学基本流程复习平抛运动→实验证明→得出结论→练习、小结★教学过程导入情景导入教师活动：介绍自制电磁控制打击装置：将子弹装入能发射的固定在板前的玩具手枪，固定板后电磁铁与电源相连，控制电路通断的两根金属丝搭在枪口处，带有衔铁的玩具被吸在电磁铁上，枪口与玩具在同一水平面，发射的子弹断开搭在一起的两根金属丝，吸在电磁铁上的玩具同时下落，子弹总是击中玩具，这说明什么问题？复习导入复习旧知1.平抛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运动.2.平抛运动的规律(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+===⎪⎩⎪⎨⎧==22020)2(21y x y x v v v gtv v v at y t v x新课教师活动：在上节课的学习中我们通过理论研究了解到平抛运动可以分解水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。

本节课我们的学习目标就是通过设计实验来验证我们通过理论分析得到的结论是否正确一、水平方向的运动规律教师活动：首先我们先来研究平抛运动水平方向的运动规律。

理论分析知平抛运动水平方向的运动规律是匀速直线运动。

那么请同学们设计一个实验方案来验证这个结论。