高中物理人教版 (新课标)必修23.实验：研究平抛运动…教案设计

高中物理 5.4实验：研究平抛运动教案 新人教版必修2

一、内容及其解析

1、内容：判断平抛运动的轨迹是不是抛物线；计算平抛运动的初速度。

2、解析：用实验的方法来验证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。

二、目标及其解析

1. 掌握平抛运动在竖直方向的运动特点。

思考题1：平抛运动在竖直方向上为什么是做自由落体运动？

2. 掌握平抛运动在水平方向的运动特点。

思考题2：平抛运动在水平方向上为什么是做匀速直线运动？

三、教学问题诊断分析

判断平抛运动的轨迹是不是抛物线是本节的重难点，需要学生在掌握抛物线的方程后方能解决。

四、教学支持条件分析

通过实验让学生进一步认识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。

五、教学过程设计

1、教学基本流程

复习平抛运动→实验证明 →得出结论 → 练习、小结

2、教学情景

引入新课

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

新课讲解

1、探究平抛运动物体在竖直方向的运动规律

实验：按图所示操作实验，如果小球A确实如猜想的那样竖直方向做自由落体运动，那么A、B两小球在空中运动的时间应该相等，同时下落，同时着地。仔细观察（不仅用眼看，更要用耳仔细听）可以得知，不管小球距地面的高度为多大，也不管小锤击打金属片的力度多大（小锤击打金属片的力度越大，A小球水平抛出的初速度越大），两小球每次都是同时落地。

问题1：上述实验中，为什么两小球每次都是同时落地？

设计意图：这说明两小球在空中运动的时间相等，也就说明了平抛运动物体在竖直方向的分运动是自由落体运动。

2、探究平抛运动物体在水平方向的运动规律

 实验：设法通过实验得到平抛运动的轨迹；在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置；测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。

通过前面的实验探究我们已经知道，平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，而自由落体运动下落的高度h是与运动时间t的二次方成正比的，即

　　　　　　　　　h＝gt2。

因此，图中在竖直坐标轴y上，从原点开始向下任取一个坐标为h的点，再找到坐标为4h、9h、16h……的点。在物体运动过程中，纵坐标从其中一个位置运动到下一个位置所用的时间都是相等的。过这些点做水平线与轨迹相交，交点就是每经相等时间物体所到达的位置。在误差允许范围内，实验测得它们对应的横坐标可表示为l、2l、3l……，可见在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等。

问题2：相等的时间间隔发生的水平位移相等，说明了什么？

设计意图：在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等，这说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动. 

例题1 ： 在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：

A．让小球多次从　　　　　　位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。

B．按图安装好器材，注意　　　　，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。

C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。

⑴ 完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。

⑵上述实验步骤的合理顺序是　　　　　　　。

设计意图： 为研究平抛运动规律，就需先得到平抛运动的轨迹，实验时应注意以下问题：一是保证小球每次平抛初速度相同；二是保证小球初速度分向水平。当然，还需要力求准确地记下小球经过的一系列位置。

例题2： 如图所示是研究平抛运动的实验装置简图，图是实验后白纸上的轨迹图。

⑴ 说明图中的两条坐标轴是如何作出的。

⑵ 说明判断槽口的切线是否水平的方法。

⑶ 实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应注意什么？

设计意图：  正确画出坐标轴是研究平抛运动特点的必要准备，关键在于利用重垂线画出y轴和确定坐标原点的位置。

例题3： 如图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹； BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC′为C球自由下落的运动轨迹。通过分析上述三条轨迹可得出结论：                                                                            

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

设计意图：知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动

六、目标检测

1. 平抛运动的轨迹是                                 。

2. 平抛运动是水平方向的               运动和竖直方向的       运动的       运动。

3.平抛运动的规律是                                                         。

设计意图：强化对本节内容的理解和掌握

配餐作业

从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BC

A组题

1、 如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后（　　）

A．水平方向的分运动是匀速直线运动

B．水平方向的分运动是匀加速直线运动

C．竖直方向的分运动是自由落体运动

D．竖直方向的分运动是匀速直线运动

设计意图：基础知识练习

B组题

1．决定一个平抛运动总时间的因素是（　　　）

A．抛出的初速度                 B．抛出时的竖直高度

C．抛出时的竖直高度和初速度     D．以上均不正确

2．在同一地区的同一高度有两个相同小球，一个沿水平方向抛出的同时，另一个自由落下，若不计空气阻力，则它们在运动过程中（　　 ）

A．加速度不同，相同时刻速度不同        B．加速度相同，相同时刻速度相同

C．加速度不同，相同时刻速度相同        D．加速度相同，相同时刻速度不同

3．在水平匀速飞行的轰炸机上先后投下炸弹A和B．设空气阻力不计，A弹在落地前将（　　　）

A．在B弹之前方　　　    B．在B弹之后方

C．在B弹正下方　　　    D．在B弹前下方

设计意图：提高学生对基础知识的理解、运用能力

C组题

1、在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度为v0＝            （用L、g表示），其值是　　　　　　。（g取9.8m/s2）

设计意图：提高部分学生的能力

教学反思：