高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点导学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点导学案及答案
第五章　抛体运动第3节 实验：探究平抛运动的特点1．知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。2．知道抛体运动只受重力作用。3．探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。【教学重点】平抛运动实验的设计、装置、操作及数据处理。【教学难点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。【新课导入】[一、抛体运动观察思考:（1）扔出的铅球、击出的排球、投出的炸弹、流出的水等等，从运动和受力情况看，有什么共同点？（2）以相同速度抛出的重力相同的物体,运动情况都是一样的吗？小结：1、抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体 作用，这时的运动叫抛体运动。2、平抛运动：①定义：沿 方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体 作用，这时的运动叫平抛运动。②条件： 二．探究平抛运动特点（一）实验思路：根据对平抛物体的受力分析，你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想？ 1、平抛运动是曲线运动，研究曲线运动的基本方法是什么？ 2、平抛运动可以分解成哪两个方向的运动呢？说一下你的理由。3、如果这样分解的话，平抛运动物体在这两个方向上分别做什么运动？为什么？4、要研究两个方向的分运动，就要知道这两个方向的位移或速度随时间变化的信息，你觉得这两个物理量哪个测量方便呢？如何通过实验获取信息？实验探究：1、频闪照片分析法为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来。比如，用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置。当然也可以用别的方法记录信息，开展研究。右图是一小球平抛运动的频闪照片，请思考：①如何分析小球在水平和竖直方向的分运动特点？ ②以哪个位置为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移？ ③如果频闪周期为T,如何作图得到T、2T、3T……时间内小球在水平方向和竖直方向的位移？④需要测量记录哪些数据？如何用这些实验数据检验我们的猜想？思考：根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，你能分析小球在水平方向和竖直方向分运动的特点吗？2、对比分析法步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点在如图所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A 球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时 B 球被释放，自由下落，做自由落体运动。A、B 两球同时开始运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象有什么变化。从这个实验看，平抛运动在竖直方向的分运动是什么运动？ 步骤 2：探究平抛运动水平方向分运动的特点如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利用前面探究得出的平抛运动竖直分运动的特点，就可以分析得出平抛运动在水平方向分运动的特点。在图所示的装置中，斜槽 M 末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N，钢球飞出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板 N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 （1）先研究一个方向的运动规律 ①如果先研究竖直方向，如何证明竖直自由落体？是否需要获取运动轨迹？②如果先研究水平方向，如何证明匀速直线运动？是否需要获取运动轨迹？（2）再分析另一个分析另一个方向的运动 ①如果证明了竖直方向是竖直自由落体运动？如何确定水平方向的运动性质？是否需要获取运动轨迹？②如果证明了水平方向是匀速直线运动，如何确定竖直方向的运动性质？是否需要获取运动轨迹？（3）平抛运动轨迹的描绘 ①如何保证小球水平抛出?②是否需要记录小球水平抛出的初始位置?③如何确定坐标原点及x轴和y轴?④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？实验方法：描迹法实验器材：斜槽，金属小球，木板(附竖直固定支架)，坐标纸，图钉，刻度尺，重锤线，铅笔。实验步骤:安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端的切线保持水平。调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板。确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，O即为坐标原点。描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘。 用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。实验注意事项:(1)保证斜槽末端的切线必须水平。(2)木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触。 (3)坐标原点不在斜槽口的末端，应在槽口上方小球球心处(4)小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；(5)实验过程中木板不能动(6)要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。（4）数据分析：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。在竖直方向由原点（抛出点）开始连续截取连续四段位移OE、OF、OG、OH分别为h、4h、9h、16h。在轨迹曲线上找到相对应的位置，并在水平方向上标出对应的点，并测量四段位移AB、BC、CD、DE的长度，并判断它们是否相等？1.（1）用如图甲所示的装置探究平抛运动规律。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_______________。（2）图乙为用描点法画小球做平抛运动轨迹的实验装置，实验时，让小球多次沿同一轨道运动，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．斜槽的末端切线必须水平B．斜槽轨道必须光滑且每次释放小球的位置必须不同C．每次必须从同一位置由静止开始释放小球D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线F．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降G．将球经过的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线2.在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动初速度.实验装置如图甲所示.(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查斜槽末端是否水平，请简述你的检查方法： .(2)关于这个实验，以下说法正确的是 .A.小球释放的初始位置越高越好B.每次小球要从同一高度由静止释放C.实验前要用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直D.小球在平抛运动时要靠近但不接触木板3.用如图所示的装置研究平抛运动，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于发射小铁球，从轨道A射出的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动.在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源的通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A末端射出的小铁球的中心在同一水平线上.(1)实验中，轨道A末端的切线必须是水平的，这样做的目的是 ；A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小B.保证小铁球飞出时，初速度水平C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度静止释放，小铁球落在轨道B的P点，将电磁铁E移至P点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达P点的是 ；(3)若轨道A、B出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做 运动.参考答案：1.(1)平抛运动在竖直方向为自由落体运动 （2）ACD2.(1)将小球放在槽的末端，看小球能否静止 (2)BCD3.(1)B　(2)小铁球1　(3)自由落体 时间（秒）…．．水平距离．…．．竖直距离．…．．