高中物理人教版 (新课标)必修23.实验：研究平抛运动…学案设计

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修23.实验：研究平抛运动…学案设计，共5页。

知识与技能
1．知道平抛运动的特点是初速度方向水平，只有竖直方向受重力作用，运动轨迹是抛物线．
2．知道平抛运动形成的条件．
3．理解平抛运动是匀变速运动．其加速度为g．
4．会用平抛运动规律解答有关问题．
过程与方法
1．在学习过程中体会科学研究过程，突出研究物理科学的一般思想方法：观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一．
2．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．
3．在实验中体会进行控制的思想方法：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领悟．
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”在我国东汉的王充所著《论衡》一书中已有精辟论述，渗透爱国主义教育和刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育．
◇课程导学◇
1、本节主要内容是运用运动的合成和分解的相关知识来探究分析平抛运动的规律，实验探究平抛运动的规律是本节的重点，而通过实验获得平抛运动的轨迹，并由此探究平抛运动水平方向的运动特点是本节的难点。
2、以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动叫做抛体运动。如果初速度是沿 方向的，这个运动叫做平抛运动。
3、科学探究平抛运动的规律：根据已学知识科学猜想、作出假设，然后设计制定实验计划并实施，最后分析实验结果并得出结论。
4、平抛运动的规律：平抛运动的竖直分运动是 运动，水平分运动是 运动。
◇例题精析◇
例1、如图5.3－1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：
。
解析：
图5.3－1
A
A′
B
C
C′
B′
点评：本例提供了探究平抛运动的特点的另一方法，简明且较准确，但需要一定的设备。
例2、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，在一张印有小方格的纸记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如图5.3－2中a、b、c、d所示。
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 。
⑶已知图中小方格的边长L＝1.25cm，则小球平抛的初速度为v0＝ （用L、g表示），其值是 。（取g＝9.8m/s2）
解析：
图5.3－2
a
b
c
d
点评：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3、如图5.3－3所示是研究平抛运动的实验装置简图，图6.3－4是实验后白纸上的轨迹图。
⑴说明图5.3－16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？
图5.3－4
O
x
y
图5.3－3
解析：
点评：⑴实验中小球离开弧形端点的位置，也就是平抛运动的起点，为保证小球此时速度水平，就必须保证斜槽末端的切线水平。由于本实验是采用寻找同一运动轨迹上的各个不同点，小球下落一次只能测一个点，需多次测量，故应保证每次小球的平抛运动完全相同，即平抛物体的初速度必须每次都相同，为做到这一点，应使小球每次都从斜槽上的同一位置无初速滚下。
⑵正确作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作出y轴和确定坐标原点的位置。
⑶如何证明实验所得到的曲线近似为一抛物线？（答：在轨迹曲线上连续取若干个点，并使它们在水平方向上的距离相等，再测算它们在竖直方向的间距之差是否近似相等。）
◇学习小结◇
◇自我评价◇
A组
1、关于做平抛运动的物体，下列说法正确的是（）
A．物体只受重力作用，做的是a=g的匀变速运动
B．初速度越大，物体在空间的运动时间越长
C．物体在运动过程中，在相等的时间间隔内水平位移相等
D．物体在运动过程中，在相等的时间间隔内竖直位移相等
2、如图5.3－5所示，物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向上的速度vy（取向下为正）随时间变化的图像是（ ）
t
vy
O
A
t
vy
O
B
t
vy
O
C
t
vy
O
D
图5.3－5
3、研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差（ ）
A．使用密度大、体积小的钢球
B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
C．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下
D．使斜槽末端的切线保持水平
B
A
S
H
图5.3－6
4、如图5.3－6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
5、某同学设计了如图5.3－7的实验：将两个倾斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道2与光滑水平板吻接。把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止开始同时释放，则他将观察到的现象是 ，这说明 。
图5.3－7
v0
v0
1
2
6、在做本实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上： ．
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
7、如图5.3－8所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果取g＝10m/s2，那么：
⑴照相机的闪光频率是 Hz；
⑵小球运动中水平分速度的大小是 m/s；
⑶小球经过B点时的速度大小是 m/s。
图5.3－8
A
B
C
8、在探究平抛运动的规律时，我们首先可由实验得到平抛运动在竖直方向上的运动特点是自由落体运动。请问，你能否根据实验得到的平抛运动的轨迹曲线，分析得出平抛运动在竖直方向上的运动有何规律？
B组
A′
h
A
B′
B
x2
x1
图5.3－9
9、一个同学在做本实验时，只记在纸上记下斜槽末端位置，并只在坐标纸上描如图5.3－9所示曲线．现在我们在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y的距离AA′＝x1，BB′＝x2，以及AB的竖直距离h，从而求出小球抛出时的初速度v0为 （ ）
A． B．
C． D．
h1
s s
h2
A
C
B
图5.3－10
10、如图5.3－10所示，在《研究平抛物体的运动》实验中，描绘得到的平抛物体的轨迹的一部分，抛出点的位置没有记录，试根据图中的数据求出平抛运动的初速度．