人教版高一物理 必修第二册 第五章第3节实验探究平抛运动的特点学

1、高一物理导学案5.3实验:探究平抛运动的特点一、学习目标：二、阅读反馈：（一）、实验目的1.平抛运动:以一定的将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受的作用,这时的运动叫作抛体运动。如果初速度是沿,这样的抛体运动就叫平抛运动。2.实验目的:探究物体做平抛运动的特点,即物体的速度或位移随时间的变化关系。（二）、实验思路平抛运动是曲线运动,我们可以尝试将它分解为方向的分运动和方向的分运动。只要知道这两个方向的的关系,平抛运动的特点就清楚了。（三）、进行实验方案一、利用频闪照相或者录制视频的方法,记录物体做平抛运动时经过所到达的位置。1.让小球从水平桌面上飞出,在小球后面放置带方格的黑板做背

2、景。2.用数码相机的摄像功能,拍摄小球从桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。3.利用Photoshop软件将多个影像合成为同一幅照片。注意事项:1.保证相机静止不动。2.拍摄时光源用高效节能灯或更大功率的白炽灯。3.背景和小球之间的反差要大。方案二、设法描绘物体做平抛运动的轨迹,先研究竖直方向的运动规律,再研究水平方向的运动规律。步骤1.探究平抛运动竖直分运动的特点。1.把两个等大的金属小球放置在图中装置上。2.用小锤击打弹性金属片,观察两球的运动轨迹,确定它们落地时间的先后。3.分别改变小球距离地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验,确定它们落地时间的先后。4.若两小球总是同时落地,则表明

3、平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。步骤2.探究平抛运动水平分运动的特点。1.将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。2.按照图示安装实验装置,使斜槽末端水平。3.把水平槽末端上小球球心位置记录在白纸上。4.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,上下调节装置中的倾斜挡板N,使钢球落到上面,钢球挤压复写纸,在白纸上留下印迹。5.上下调节挡板N,重复步骤4,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。6.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。7.以O点为坐标原点,水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立平面直角坐标系。8.在运动轨迹上取点A、B、C,在竖直方向上,满足yyy=135,若水平方向上,满

4、OAABBC足x=x=x,则表明平抛运动的水平分运动为匀速直线运动。OAABBC三、探究思考：1.如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线?2.计算平抛物体的初速度:(1)测量初速度时需要测量的物理量有哪些?(2)如何推导平抛初速度的表达式?3.如果用数码相机已经描绘了平抛物体的运动轨迹,但没有记录抛出点,仅记录了竖直方向,能否计算出平抛运动的加速度?四、知识精讲一、利用频闪照片探究平抛运动的规律1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线原理:若平抛运动的轨迹是抛物线,则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后,轨迹上各点的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上a是一个特定的值。验证方法方法一:代入法用刻度尺测

5、量几个点的x、y坐标,分别代入y=ax2中求出常数a,看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数。方法二:图象法建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值,在y-x2坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值。2.探究水平和竖直分运动的规律(1)以小球的第一张照片位置中心为原点O,水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立平面直角坐标系。已知当地重力加速度为9.8m/s,则此小球做平抛运(2)小球其他照片位置中心依次为A、B、C、D,过A、B、C、D点分别作x、y轴的垂线,在x、y轴上测量OA、AB、BC、CD之间的距离,记为x、y等。OAO

6、A(3)在误差允许的范围内,若x=x=x=x,则表明平抛运动的水平分运动为匀速直线运动。OAABBCCD(4)在误差允许的范围内,若y-y=y-y=y-y,根据(y+y)-(y+y)=4aT2,T为频闪周期,CDBCBCABABOACDBCABOA可得加速度a;若a=g(重力加速度),则表明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。二、利用斜槽描绘平抛运动轨迹时的注意事项(1)斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球静止,斜槽末端的切线就水平了。(2)方木板固定:方木板必须处于竖直平面内,检查坐标纸竖线是否竖直。(3)小球释放:小球每次必须从斜槽上同一位置由静

7、止滚下。小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。(4)坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。五、例题讲解例1、如图所示,在探究平抛运动的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:A.让小球多次由释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中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点的水平线与竖直线。C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹。(1)完成上述步骤,将答案填在横线上。(2)上述实验步骤的

8、合理顺序是。例2图甲是探究平抛运动特点的实验装置图。(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,若2动的初速度为m/s。(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为m/s,B图点的竖直分速度为m/s。(g取10m/s)2六、课堂检测1.(多选)数码相机大多具有摄像功能,每秒钟拍摄大约15帧照片,一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片,下列处理正确的是()A.只要测出相邻三照片上小球的距离,就能判断平抛运动的特点B.只要测出相邻三照片上小球的水平距离,就能判断平抛运动在水平方向

9、上的运动特点C.只要测出相邻三照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点D.只要测出相邻三照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点2.三个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验。(1)a同学采用如图甲所示的装置。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)b同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D。调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到P、Q两球相碰。仅仅改变弧形轨道M、N的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明。(3)c同学采用频闪照相的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为10cm,则由图可求得该小球做平抛运动的初速度大小为m/s。(g取10m/s2)3.某物理实验小组利用