小球的自由落体运动
- 格式:doc
- 大小:179.00 KB
- 文档页数:9
这里是几个使用球做的科学小实验的建议:1 球的自由落体实验你可以用一个小球和一个时钟来做这个实验。
将球从同一高度掉落两次,记录下每次掉落所用的时间。
观察球在不同时间内掉落的距离是否相同。
这个实验可以帮助你了解自由落体运动的规律。
2 球的动能实验你可以用一个小球、一架滑轮和一个质量计来做这个实验。
将球放在滑轮的一端,用质量计测量球的质量。
然后让球从一定高度滑落,记录下滑落的距离和时间。
观察不同质量的球在相同距离内滑落的时间是否相同。
这个实验可以帮助你了解动能的概念。
3 球的反弹高度实验你可以用一个小球和一个高度计来做这个实验。
将球从一定高度落下,记录下反弹高度。
然后改变球的初始高度,再次记录反弹高度。
观察不同初始高度的球反弹的高度是否相同。
这个实验可以帮助你了解弹性运动的规律。
4 球的反弹力实验你可以用一个小球、一个秤和一个平台来做这个实验。
将球从一定高度掉落到平台上,记录下反弹的高度。
然后将球的质量改变,再次记录反弹的高度。
观察不同质量的球反弹的高度是否相同。
这个实验可以帮助你了解弹性力的概念。
5 球的摩擦力实验你可以用一个小球、一个倾斜的平台和一个秤来做这个实验。
将球放在平台上,然后逐渐增加球的质量,观察球在不同质量下是否能够移动。
这个实验可以帮助你了解摩擦力的作用。
6 球的转动惯性实验你可以用一个小球、一个绳子和一个平台来做这个实验。
将球挂在绳子上,然后用手转动球。
观察球在不同转动速度下是否保持平衡。
这个实验可以帮助你了解转动惯性的概念。
自由落体运动规律总结 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-自由落体运动的规律一、自由落体运动的概念物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。
1. 运动学特点:,其大小、方向均不变。
2. 受力特点:在真空中物体只受重力,或者在空气中,物体所受空气阻力很小,和物体重力相比可忽略。
3. 运动性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
所以匀变速直线运动的所有规律和初速度为零的匀加速直线运动中的各种比例关系都可用于自由落体运动。
4. 自由落体的加速度:在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫重力加速度,用g表示,地球上不同的纬度,g值不同。
其方向为竖直向下。
通常计算时,取,粗略计算时,取。
例1:关于自由落体运动,下列说法正确的是()A. 物体做自由落体运动时不受任何外力的作用B. 在空气中忽略空气阻力的运动就是自由落体运动C. 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动D. 不同物体做自由落体时其速度变化的快慢是不相同的解析:在真空中物体只受重力,或者在空气中,物体所受空气阻力很小,和物体重力相比可忽略,可知A、B项错误;一切物体做自由落体运动时其速度变化的快慢即为重力加速度,D项错误;根据自由落体运动的定义知C项正确。
二、自由落体运动的规律自由落体运动是初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动,其运动规律如下:1.三个基本公式:例2:甲物体的质量是乙物体质量的2倍,甲从H高处自由下落,乙从2H高处与甲同时自由下落,在两物体未着地前,下列说法正确的是()A. 两物体下落过程中,同一时刻甲的速度比乙的速度大B. 下落过程中,下落第1s末时,它们的速度相同C. 下落过程中,各自下落1m时,它们的速度相同D. 下落过程中,甲的加速度比乙的大解析:根据自由落体运动公式可知A项错误,B项正确;由公式可知C项正确;又根据自由落体运动的加速度不变可知D项错误。
(一)自由落体ABAQUS模拟问题描述:实心小球直径D=100mm,从距离铁板(相当于地面上放置一铁板)900mm处掉落(指小球最下端点离铁板900mm,球心实际离铁板上表面950mm)。
材料属性小球密度:7.8e-9,弹性模量E:2.1e5,泊松比:0.3;铁板按小球材料属性一样设置。
ABAQUS 仿真模拟:步骤1:建立小球和铁板模型,可以通过第三方软件UG或者CATIA建立,也可以用ABAQUS 直接建立,这里不详述,建立的三维模型见下:步骤2:先在PART里面对小球进行处理,方便后面操作,如上图把小球分割成几部分。
建立材料属性:如上给定,建立即可,然后建立实体均值截面,在赋给小球和铁板就行了,这里不赘述,见下面两图。
步骤3:装配。
建立模型的时候预先把位置定位好,装配的时候直接装配就行,不用再定位,定位后如下图:步骤4:建立显示动力分析步,几何非线性打开,建立一个Step就行了,时间默认设置1秒,不作改动,如下图:步骤5:建立球外表面与铁板上表面的接触对,第一表面选择球,第二表面选择铁板,摩擦系数可以不设置,也可以设置得很小,这里影响不大,如上图所示。
步骤6:施加载荷和边界条件:首先固定铁板下表面,然后对球施加重力加速度g:如下几图:在对球施加重力加速度g时,区域选择小球的整个区域;对铁板施加固定约束时,选择铁板下表面即可。
步骤7:划分网格:小球整体布种子10,铁板整体布置种子50,点击划分就OK了,单元的选择都默认就行,不需要作修改,划分好的网格见下。
步骤8:建立JOB,计算即可.总结说明:最后小球在0.42S左右与铁板碰撞,最后回弹挑起。
(二)ABAQUS 质量放大探讨质量缩放(mass scaling)放大的究竟是什么,怎么确定合理的质量放大系数?1. 先通过模拟仿真实验来看,自由落体运动,只有重力作用(G=mg),没有其它外力。
上面仿真,分析步都没有设置质量放大系数,运算结果与计算自由落体运动公式(位移S=12g^2t)的位移结果基本一致。
自由落体运动特性研究对重力加速度的测量是物理学中的基本实验项目,测量重力加速度的方法较多,这里我们将采用落球法来测量重力加速度。
一切自由落体几乎都有恒定的加速度,当忽略气体介质阻力的影响,那物体自由下落的加速度即为重力加速度。
【实验目的】1. 学习用落体法测定重力加速度原理;2. 用单光电门法和双光电门法测量重力加速度。
【实验原理】1.根据自由落体运动公式221gt h =(1) 测出h 、t ,就可以算出重力加速度g 。
用电磁铁联动或把小球放置在刚好不能挡光的位置,在小球开始下落的同时计时,则t 是小球下落时间,h 是在t 时间内小球下落的距离。
2.利用单光电门计时方式测量g单光电门测量方式与公式(1)阐述的原理一致,假定光电门I 与落球点位置之间距离为h ,开启电磁铁释放小球的同时开始计时,当小球经过光电门I 后停止计时,测出时间t ,则重力加速度可由公式(2)求得:22t h g =(2) 3.利用双光电门计时方式测量g如果用一个光电门测量有两个困难:一是h 不容易测量准确;二是电磁铁有剩磁,t 不易测量准确。
这两点都会给实验带来一定的测量误差。
为了解决这个问题采用双光电门计时方式,测试原理如图1所示,可以有效的减小实验误差。
小球在竖直方向从0点开始自由下落,设它到达A 点的速度为V 1,从A 点起,经过时间t 1后小球到达B 点。
令A 、B 两点间的距离为S 1,则221111gt t V S += (3)若保持上述条件不变,从A点起,经过时间t 2后,小球到达C 点,令A、C 两点间的距离为S 2,则222212gt t V S += (4)由式(3)和(4)可以得出1211222t t t S t S g --= (5) 利用上述方法测量,将原来难于精确测定的距离S 1和S 2转化为测量其差值,即(S 2-S 1),该值等于下端光电门在两次实验中的上下移动距离,而且解决了电磁铁剩磁所引起的时间测量误差。
根据学生分组实验阶段要求,写出探究自由落体运动规律的实验指导提纲
实验名称:探究自由落体运动规律实验
实验目的:探究自由落体运动规律,深化对自由落体的认识和理解。
实验器材:自由落体装置、计时器、尺子、万能表、直角镜、小球等。
实验步骤:
1. 在自由落体装置上安装一小球,并调整其高度为0,即小球与地面接触。
2. 确定实验测量的几个物理量:小球的质量、自由落体过程时间、自由落体过程中小球所到达的距离等。
3. 将小球从自由落体装置中放出,启动计时器开始计时,记录小球自由落体到地面的时间。
4. 分别在小球自由落体过程中的一定时间间隔内,测量小球从自由落体装置下沿所到达的高度,并记录数据。
5. 通过测量结果计算自由落体过程中小球每秒的下落速度和受重力的大小。
6. 记录数据,制作图表,分析和讨论实验结果。
注意事项:
1. 实验操作要规范,确保实验测量的数据准确可靠。
2. 实验阶段要遵守实验室安全规定,保证实验的安全。
3. 实验数据应当实事求是,并进行数据处理和分析,得出结论。
实验小球高度计算公式在物理实验中,我们经常需要计算物体的高度,特别是在自由落体实验中。
自由落体实验是物理实验中的基础实验之一,通过实验可以验证物体在自由落体运动中的运动规律,以及计算物体的高度、速度等重要参数。
在这篇文章中,我们将介绍自由落体实验中小球高度计算的公式及推导过程。
首先,让我们来了解一下自由落体实验的基本原理。
自由落体是指物体在没有外力作用下,只受重力作用下的运动。
在地球表面附近,重力加速度约为9.8m/s²,这意味着物体在自由落体运动中,其竖直方向上的速度每秒钟增加9.8米。
根据这一原理,我们可以推导出小球自由落体运动的高度计算公式。
假设小球从高度h0自由落体,经过时间t后落地,我们需要计算小球的落地高度h。
根据自由落体运动的基本公式:h = h0 1/2 g t²。
其中,h为小球的落地高度,h0为小球的初始高度,g为重力加速度,t为小球自由落体的时间。
根据上述公式,我们可以计算出小球自由落体的高度。
但在实际实验中,我们通常无法直接测量小球自由落体的时间t,而是通过其他手段来间接测量。
常见的方法是利用光电门或者计时器来测量小球自由落体的时间。
在实验中,我们可以将光电门设置在小球下方,当小球通过光电门时,光电门会记录下小球通过的时间。
通过这种方法,我们就可以间接测量出小球自由落体的时间t。
然后,将测得的时间代入上述公式,就可以计算出小球的落地高度h。
除了利用光电门测量时间外,我们还可以使用计时器来测量小球自由落体的时间。
在实验中,我们可以让实验员手持计时器,当小球开始自由落体时,实验员启动计时器,当小球落地时,实验员停止计时器。
通过这种方法,我们同样可以间接测量出小球自由落体的时间t,然后代入上述公式,计算出小球的落地高度h。
除了上述方法外,我们还可以利用视频分析的方法来测量小球自由落体的时间。
在实验中,我们可以使用摄像机或者手机录制小球自由落体的视频,然后通过视频分析软件来测量小球自由落体的时间。
自由落体运动自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动(只有在没有空气的空间里才能发生).在同一地点,一切物体在自由落体匀动中的加速度都相同.这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度(方向竖直向下),用g表示.在地球两极自由落体加速度最大,赤道附近自由落体加速度最小.[注意]:①运动到最高点v= 0,a = -g(取竖直向下方向为正方向)②能上升的最大高度h max=v02 /2g,所需时间t =v0/g.③质点在通过同一高度位置时,上升速度与下落速度大小相等;物体在通过一段高度过程中,上升时间与下落时间相等(t =2v0/g).[注意]:不考虑空气阻力作用.........,不同轻重的物体下落的快慢是相同的.竖直上抛运动:将物体以一定初速度沿竖直方向向上抛出,物体只在重力作用下运动(不考虑空气阻......力作用...).一、自由落体运动(1)定义:物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。
(2)特点:自由落体是初速度为零的匀加速直线运动。
(3)重力加速度同一地点,一切物体的自由落体的加速度都相同,这个加速度叫重力加速度,用g表示地球上不同的纬度、高度g值不同。
(纬度越大,g越大;高度越高,g越小。
)其方向为竖直向下。
通常的计算,g值取9.8m/s2,粗略计算:g=10m/s2(4)自由落体运动的规律1、以下几个比例式对自由落体运动也成立①物体在1T末、2T末、3T末……nT末的速度之比为v1:v2:v3:……:v n=1:2:3:……:n②物体在1T内、2T内、3T内……nT内的位移之比为h1:h2:h3:……:h n=1:4:9:……:n2③物体在第1T内、第2T内、第3T内……第nT内的位移之比为H1:H2:H3:……:H n =1:3:5……(2n-1)④通过相邻的相等的位移所用时间之比为t1:t2:t3:……:t n=1:():():……:()2、自由落体运动的规律可以用以下四个公式来概括■典例剖析[典例1]从离地面80m的空中自由落下一个小球,取g=10m/s2,求:(1)经过多长时间落到地面;(2)自开始下落时计时,在第1s内和最后1s内的位移;【答案】(1)4s(2)5m 35m【解析】(1)由自由落体运动规律解得t=4s(2)第1s内的位移最后1s内的位移点评:本题还可以用比例关系求解和图象求解。
题目:小球自由落体到沙地的记录表一、引言小球自由落体是最基本的物理现象之一。
当小球在不受任何外力的作用下自由下落时,其运动规律受到重力和空气阻力的影响。
在实际生活中,我们常常看到小球自由落体到沙地的情况,而记录下这些不同条件下的运动数据,可以帮助我们更好地理解自由落体的规律。
二、不同条件下的自由落体实验记录1.高度不同我们进行了不同高度下小球自由落体的实验。
记录表如下:高度(米)时间(秒)1 0.452 0.643 0.79从记录表中可以看出,小球自由落体的时间与高度有关。
随着高度的增加,小球下落所需的时间也增加。
2.不同质量的小球接下来,我们进行了不同质量的小球自由落体实验。
记录表如下:质量(克)时间(秒)50 0.62100 0.68150 0.71通过记录表可以发现,不同质量的小球在自由落体时所需的时间基本相同。
这表明小球的质量对自由落体的影响很小。
3.不同沙地松紧程度我们对不同松紧程度的沙地进行了小球自由落体实验。
记录表如下:沙地松紧程度时间(秒)松0.58适中0.62紧0.67通过记录表可以看出,沙地的松紧程度对小球自由落体的时间也有一定影响。
松的沙地下,小球下落速度更快。
三、个人观点和总结从以上实验记录表中我们可以得出一些结论:小球自由落体的时间与高度成正比,与质量基本无关。
这符合自由落体规律的描述。
沙地的松紧程度对小球自由落体的时间也有一定影响,这一点可能与沙地的弹性有关,值得进一步研究。
通过记录实验数据,我们可以更加清晰地认识到自由落体现象的规律性。
未来,可以进一步探究空气阻力对自由落体的影响,从而使得实验数据更加全面。
在实验过程中,我们也发现了一些可以进一步改进的地方,比如测量误差的处理、实验环境的控制等,这些都是深入探究自由落体规律所需要解决的问题。
总结而言,通过实验记录表的整理和分析,我们对小球自由落体到沙地的规律有了更深入的理解。
进行这些实验,离不开对物理规律的深入学习和实践,同时也让我们更加深刻地体会到物理学实验的乐趣所在。
小球自由落体能量变化自由落体是指物体在没有外力作用下,由静止状态开始,自由地向下运动的过程。
在自由落体过程中,小球的能量会发生变化。
本文将从势能、动能和机械能的角度,详细介绍小球自由落体过程中能量的变化。
一、势能的变化势能是物体由于位置而具有的能量。
在自由落体过程中,小球从高处下落,势能逐渐减小。
当小球处于最高点时,势能最大;而当小球下落到最低点时,势能最小,甚至为零。
二、动能的变化动能是物体由于运动而具有的能量。
在自由落体过程中,小球由于下落而具有动能。
随着小球下落的速度增加,动能也随之增加。
当小球下落到最低点时,速度最大,动能也达到最大值。
三、机械能的变化机械能是势能和动能的总和,是物体在运动中具有的能量。
在自由落体过程中,小球的机械能保持不变。
根据能量守恒定律,小球的势能减少,而动能增加,两者之和始终保持不变。
四、能量转化过程在自由落体过程中,势能转化为动能,而动能转化为势能。
当小球从最高点开始下落时,由于重力的作用,势能逐渐转化为动能。
当小球下落到最低点时,动能达到最大值,而势能减少为零。
在小球上升过程中,动能逐渐转化为势能,而势能增加,动能减少。
五、能量守恒定律的应用能量守恒定律是自然界中一条重要的物理定律。
在自由落体过程中,小球的机械能保持不变,符合能量守恒定律。
能量守恒定律的应用使我们能够准确地计算小球在不同位置的势能和动能,并理解小球下落和上升的能量转化过程。
六、实际应用自由落体的能量变化在生活中有许多实际应用。
例如,运动员在进行跳高、跳远等项目时,通过掌握自由落体的能量变化规律,可以选择合适的起跳位置和速度,以便达到更好的成绩。
此外,在建筑领域中,我们也需要考虑物体自由落体的能量变化,以确保建筑物的结构安全。
总结:小球自由落体过程中,势能逐渐减小,动能逐渐增加,而机械能保持不变。
能量守恒定律的应用使我们能够准确理解和计算自由落体过程中的能量变化。
这一理论不仅在物理学中有重要意义,也有许多实际应用。
小球的自由落体运动
在本小节中,我们将通过制作一个简单实例《小球的自由落体运动》来介绍使用Flash MX 2004创建动画的制作流程。
通过该练习,让用户学会创建一个简单动画的大致步骤,了解设置Flash场景、新建动画素材、创建动画效果、预览动画和输入发布动画的操作方法。
【练习1-3】使用Flash MX 2004制作“小球的自由落体运动”动画,该动画效果是:在播放动画时,首先看到的是“小球的自由落体运动”窗口,单击窗口中的“播放”按钮后,可以看到一个小球在做自由落体运动,如图1-36所示。
图1-36 “小球自由落体运动”动画
(1) 单击“开始”按钮,选择“程序”|Macromedia|Macromedia Flash MX 2004命令,打开Flash MX 2004的操作界面。
(2) 选择“文件”|“新建”命令,建立一个新的Flash文档。
(3) 选择“修改”|“文档”命令,打开“文档属性”对话框,如图1-37所示。
图1-37 “文档属性”对话框
(4) 在对话框中设置舞台宽度为300像素、高度为200像素,单击“背景色”按钮,在弹出的菜单中选择浅灰色。
设置完毕后,单击“确定”按钮。
(5) 单击“绘图”工具栏上的“文本工具”按钮,在文档中拖动一个文本框并输入文字“小球的自由落体运动”。
然后在“文本”属性面板中设置文字的字体为“华文新魏”、字号为25、颜色为“黑色”,并设置文字为“居中对齐”,效果如图1-38所示。
图1-38 在文档中输入文字并设置其属性
(6) 接下来制作一个播放动画的按钮。
选择“插入”|“新建元件”命令,打开如图1-39所示的“创建新元件”对话框。
在“名称”文本框中输入“单击播放”,在“行为”选项区域中单击“按钮”单选按钮,然后单击“确定”按钮进入按钮编辑模式。
图1-39 “创建新元件”对话框
(7) 单击“绘图”工具栏上的“矩形工具”按钮,并在工具栏的“颜色”选项区域中设置“矩形工具”的边框为黑色、填充颜色为白色,然后在文档中绘制一个矩形,如图1-40所示。
图1-40 “颜色”选项区域
(8) 单击“绘图”工具栏上的“文本工具”按钮,在按钮上拖动一个文本框并输入按钮名称“单击播放”,并设置文字的字体为“宋体”、字号为20、颜色为“蓝色”,效果如图1-41所示。
图1-41 在按钮上输入文字
(9) 单击文档上方的图标,返回到舞台。
选择“窗口”|“库”命令,打开如图1-42所示的库面板。
在库面板下方的列表框中选择“单击播放”符号并拖动到舞台中,此时在舞台中将显示该按钮。
将按钮移动到合适的位置,效果如图1-43所示。
图1-42 库面板
图1-43 拖动“单击播放”符号到舞台中
(10) 选择“插入”|“场景”命令,在文档中建立一个新场景。
(11) 选择“插入”|“新建元件”命令,在打开的“创建新元件”对话框的“名称”文本框中输入“球形落体”,在“行为”选项区域中单击“图形”单选按钮,单击“确定”按钮进入图形编辑模式。
(12) 单击“绘图”工具栏上的“椭圆工具”按钮,并在工具栏的“颜色”选项区域中设置“椭圆工具”的边框为黑色。
单击“填充色”按钮,在弹出的菜单中设置填充颜色为由白到黑的径向填充,如图1-44所示,然后在文档中绘制一个圆形图形。
图1-44 设置圆的填充颜色
(13) 单击舞台上方的图标,返回到舞台。
选择“窗口”|“库”命令,在如图1-45所示库面板中选择“球形落体”符号并拖动到舞台中。
此时在舞台中将显示该图形,将图形移动到场景中合适的位置。
图1-45 在库面板中选择“球形落体”符号
(14) 接下来制作小球的自由落体动画效果。
在时间轴面板的第20帧处单击右键,在弹出的菜单中选择“插入关键帧”命令以插入一个关键帧,然后将舞台中的小球向下平移一段距离。
选择时间轴面板的第40帧,同样插入一个关键帧,然后将舞台中第20帧处的小球再向下平移一段距离。
此时在时间轴面板中将显示如图1-46所示的灰色时间段。
图1-46 设置小球的下落位置并插入关键帧
15) 选择时间轴面板上的第1帧,打开“帧”属性面板,在“补间”下拉列表框中选择“动作”选项,在“简易”文本框中输入数值100,其他选项使用默认设置,如图1-47所示。
图1-47 设置第1帧的动作属性
(16) 使用同样的方法,选择时间轴面板上的第20帧,在“帧”属性面板的“补间”下拉列表框中选择“动作”选项,在“简易”文本框中输入数值100。
此时在时间轴面板中将显示两条淡蓝色带箭头的时间段,如图1-48所示。
图1-48 制作小球的落体动画
(17) 小球的自由落体动画制作完毕后,单击舞台右上方的图标,在弹出的菜单中选择“场景1”选项,返回到场景1的舞台中。
(18) 在场景1中选择时间轴面板上的第1帧,打开舞台下方的“动作”面板(在窗口| 开发面板| 动作)。
单击其右侧列表框中的“全局函数”选项,在弹出的菜单中选择“时间轴控制”菜单中的stop命令。
双击该命令,向场景1中添加stop()语句,如图1-49所示。
图1-49 添加帧动作
(19) 接下来给场景1中的按钮添加播放动作。
选中舞台中的“单击播放”按钮,打开舞台下方的“动作”属性面板,单击右侧列表框中的“全局函数”选项,在弹出的菜单中选择“影片剪辑”中的双击“on(press)”,“时间轴控制”菜单中的双击gotoandplay()命令,给按钮添加on (press) { gotoAndPlay(1);} 语句(即鼠标移动到“单击播放”按钮时,单击开始播放)。
(20) 此时“小球的自由落体运动”动画制作完毕,选择“控制”|“测试影片”命令,可以预览动画的运行效果。
单击演示窗口中的“单击播放”按钮,将显示一段小球自由落体的动画。
(21) 选择“文件”|“保存”命令,打开“另存为”对话框,在“保存在”下拉列表框中选择文件的保存位置,在“文件名”文本框中输入文件的名称。
然后,单击“确定”按钮将文件保存为fla格式的文件作为备份。
(22) 选择“文件”|“导出”|“导出影片”命令,打开如图1-50所示“导出影片”对话框。
在“保存在”下拉列表框中选择文件的保存位置,在“文件名”文本框中输入文件名称。
之后,单击“保存”按钮,即打开如图1-51所示“导出Flash Player”对话框,设置相应的选项后单击“确定”按钮,即可将文件输出为swf格式的文件。
图1-50 “导出影片”对话框
图1-51 “导出Flash Player”对话框
小提示:
在Flash MX 2004中,生成的动画文件共分为fla和swf两种格式。
fla文件通常称为源文件,所有动画制作的原始素材都保存在该文件中,所以文件体积较大。
swf文件是由fla文件经过编辑后输出的成品文件,它必须由Flash插件来播放,由于swf文件经过了最大幅度的压缩,只包含的最少信息,所以文件体积较小。
曦龙广场A.。