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實驗目的
探討水平拋射過程中,如何透過測得的初速度,求得整個運動過程中的水平射程大小
理論知識
1.什麼是拋體運動?
拋體運動 (Projectile Motion) 是指物體在只受重力作用下,所進行的運動。當你將一顆球從高處水平拋出時,球所走的弧形軌跡就是一個典型的拋體運動。
拋體運動的關鍵在於,我們可以將它分解為水平和垂直兩個獨立的運動來分析,並且假設空氣阻力可以忽略不計
水平運動:在水平方向上沒有任何外力作用。因此,物體在水平方向上會以等速度前進,直到落地
水平速度 (vx0) 保持恆定
水平射程(位移,Δx)的公式為:
垂直運動:在垂直方向上,物體只受到重力 (g) 的作用。因此,物體會以等加速度下落,加速度就是重力加速度 g
垂直速度 (vy) 會隨著時間而改變
垂直位移(高度,Δy)的公式為:
在水平拋射中,彈丸的初始垂直速度 (vy0) 為零,因此上述公式可以簡化為:
2.實驗探索的價值
水平運動與垂直運動雖然獨立,但它們共用一個關鍵的變數: 飛行時間 (t)。我們可以將飛行時間從垂直運動的公式中解出來,然後再代入水平運動的公式,來建立水平射程與水平初速度之間的關係
透過這個實驗,你將利用PASCO無線智慧光閘與發射器系統,並且能夠:
探索:如何將一個複雜的拋體運動,分解成兩個簡單的獨立運動來分析
驗證:水平初速度與水平射程之間的關係
連結:將理論中的運動學公式,應用於實際的物理現象,從而更深入地理解拋體運動的奧秘
準備好了嗎?讓我們一同透過這個實驗,解讀物體在空中運動的軌跡吧!
實驗設備與材料
SPARKvue或Capstone軟體ME-6821A 光電閘安裝支架PS-3225 無線智慧光閘ME-8995 桌邊夾ME-6825B 迷你發射器-發射器支架-發射器裝載桿-鋼球(直徑1.6 cm)白紙*1碳紙*1方形紙板(25cm*25cm)米尺
>>實驗講義下載<<
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