2013高中物理54《实验研究平抛运动》同步教案新人教版必修2

5.4实验：研究平抛运动★教课目的知道平抛运动能够分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。设计实验来考证这个结论，增强感官印象，加深对平抛运动特色的理解。能够设计实验获取物体做平抛运动的轨迹，能够对平抛运动轨迹进行研究获取结论。能够经过对平抛运动轨迹的研究计算平抛运动物体的初速度。★教课要点如何设计实验。如何办理实验数据。经过实验办理结果加深对平抛运动的理解★教课过程师：在上节课的学习中我们经过理论研究认识到平抛运动能够分解水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。本节课我们的学习目标就是经过设计实验来考证我们经过理论剖析获取的结论能否正确。一、水平方向的运动规律师：第一我们先来研究平抛运动水平方向的运动规律。理论剖析知平抛运动水平方向的运动规律是匀速直线运动。那么请同学们设计一个实验方案来考证这个结论。学生思虑议论，5分钟后，请各组派一个代表讲话。大家共同议论。师：综合大家的思想，为了考证这个结论，实验设计的方向是能够察看到初速度为v0的平抛运动水平方向的运动与速度为v0的水平方向的匀速直线运动运动状况相同。为此我们取两个物体，一个物体A以某一v0速度在水平方向做匀速直线运动，另一个物体B以相同速度v0为初速度做平抛运动，依据理论，结果应当是AB两物体水平方向的相对地点不变，假如两物体出发点的水平坐标相同，则在运动过程中AB两物体一直处于同一竖直方向，即水平地点一直相同。师：依据这个思想，我这里有个实验事例供大家参照。两个相同的弧形轨道上面分别装有电磁铁，将小球分别吸在电磁铁上，而后切断电源，两球同时开始运动，认真领会这个实验的设计原理，大家都来谈谈这个实验察看到的实验结果应当又是什么？生：察看到的结果应当是两球相撞。有条件的率领学生做实验，考证学生的猜想。无条件的率领学生观看视频动画。（平抛与匀速直线运动的比较）【实验表示】:平抛运动水平方向的运动规律是匀速直线运动。二、竖直方向的运动规律师：接着我们研究平抛运动竖直方向的运动规律。理论剖析知平抛运动竖直方向的运动规律是自由落体运动。两样请同学们设计一个实验方案来考证这个结论。学生思虑议论，5分钟后，请各组派一个代表讲话。大家共同议论。师：综合大家的思想，为了考证这个结论，实验设计的方向是能够察看到从某高度H做平抛运动的物体竖直方向的运动随从同一高度H自由着落的物体的运动状况相同。为此我们取两个物体，主要就是取两个物体，一个物体A从某一高度H做自由落体运动，另一个物体B以某一速度v0从同一高度H做平抛运动，假如它们同时出发，依据理论，结果应当它们竖直方向运动状况相同，AB两物体竖直方向的相对地点不变，运动过程中AB两物体一直处于同一水平方向，即竖直地点一直相同。师：依据这个思想，我这里有个实验事例供大家参照。用小锤打击弹簧金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由着落。A、B两球同时开始运动。认真领会这个实验的设计原理，大家都来谈谈这个实验察看到的实验结果应当又是什么？生：察看到的结果应当是两球同时落体，因为关于“同时”用眼睛不简单确立，但我们能够听声音，假如是一个声音，说明同时落地。有条件的率领学生做实验，考证学生的猜想。无条件率领学生看视频文件：平抛竖起方向运动；观看动画：平抛与自由落体综合观看动画：平抛物体的运动【实验表示】:平抛运动竖直方向的运动自由落体运动。三、经过实验获取平抛运动轨迹师：方才的演示实验中，我们进行的都是定性的察看，假如要定量地对平抛运动进行研究，我们第一一定想法描述物体做平抛运动的轨迹。师：为了获取平抛运动的轨迹，我这里供给几种方法供同学们自己选择方法1：用水流研究平抛物体的运动水平喷出的细水柱如图，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两头张口的细管，此中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成曲折的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。想法把它描在背后的纸上就能进行剖析办理了。插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度不变，使其不随瓶内水面的降落而减小。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强一直等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。所以，在水面降到A处从前的很长一段时间内，都能够获取稳固的细水柱。方法2:用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹数码相机大多拥有摄像功能，每秒钟拍摄约15帧照片。能够用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。假如用数学课上画函数图象的方格黑板做背景，就能够依据照片上小球的地点在方格纸上画出小球的轨迹。方法3:斜面、小槽、小球等实验仪器(实验室最常用的一种方法)实验图以下：1、将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平地点。调理调平螺丝，察看重垂线或气泡水平，使面板处于竖直平面内，卡好定位板。2、将描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸，紧贴记录面板用压纸板固定在面板上，使横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下(若用白纸，可预先用铅笔在纸上画出x、y坐标轴线)，并注意使坐标原点的地点在平抛物体(钢球)的质心(即球心)走开轨道处。3、把接球挡板拉到最上方一格的地点。4、将定位板定在某一地点固定好。钢球紧靠定位板开释，球沿轨道向下运动，以必定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。5、着落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。6、再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，这样持续下拉接球挡板，直至最低点，即可获取平抛的钢球着落时的一系列迹点。7、更改定位板的地点，即可改变钢球平抛的初速度，按上述实验操作方法，即可打出另一系列迹点。8、取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用光滑曲线连结起来，即可获取以不一样的初速度做平抛运动的轨迹图线。以下图。实验注意事项：（１）一定保证记录面板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面凑近板面。（２）调理斜槽尾端水平，使小球飞出时的速度是水平方向。可将小球放于此处调理到小球不会左右转动即可。（３）贴坐标纸时，能够用重锤线帮助达成，使重锤线与坐标纸的一条线重合，则这条线就是纵坐标。（４）坐标原点是斜槽尾端处小球球心的地点。（５）每次从同一高度无初速开释小球。（６）选用轨迹上离原点较远的点来丈量x,y的值可减小偏差。描点时，应使视野与所描的点齐平。观看实验动画：研究平抛运动实验3改良版在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确挡板定小球在不一样时刻所经过的地点，实验时用右图A所示的装置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，y1By2竖直立于槽口前某处，使小球从斜槽上紧靠挡板Cxx图2处由静止滑下，小球撞在木板上留下印迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，小球撞在木板上留下印迹B；又将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，再获取印迹C。以此也能获取轨迹。师：改良版与原版有什么估点？生：得出的用来描轨迹的点的水平距离相等，依据平抛运动的特色，相邻两点间的时间间隔应当是相同的。四、对平抛运动轨迹的研究师：经过实验我们手头上已经有了好几条平抛运动的轨迹了，依据平抛运动的轨迹我们能得出平抛运动水平方向匀速，竖直方向自由落体这样的结论吗？如何判断？生：能，依据理论假如物体做平抛运动，则任一时刻物体的坐标应当为（v0t，1gt2），2而且获取平抛运动的轨迹方程yg2x2，关于一个确立的平抛运动，g2是一个常量，2v02v0所以平抛运动物体任一时刻的地点坐标x、y应当知足ya(常量)。我们在获取的平x2抛运动轨迹上任选几个点，丈量出坐标，看y与x2的比值是不是一个常量。假如是，说明物体做的是平抛运动。五、计算平抛运动的初速度师：依据平抛运动的轨迹如何求解平抛运动的初速度呢？生：依据公式yg2gx22x有v02v02y例1、平抛物体的运动规律能够归纳为两点：一是水平方向上做匀速直线运动；二是竖直方向上做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做这样的实验：以下图，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动。两球同时落到地面。则这个实验（）A．只好说明上述规律中的第一条B．只好说明上述规律中的第二条C．不可以说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律。【分析】：该题考察对平抛运动及其分运动的理解，同时考察研究问题的思想能力。

实验中A球做平抛运动，

B球做自由落体运动，两球同时落地说明

A球平抛运动的竖直分运动和B球相同，而不说明

A球的水均分运动是匀速直线运动，所以

B项正确。

A、C、D三项都不对。故此题选择B。例2、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，小方格的边长为L1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个地点如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=_____（用L，g表示），其值为______（取g=9.8m/s2）。【分析】：依据题意，认真审察图中a、b、c、d四点的相对地点，发现相邻的两点间的水平距离均为2L，这里就隐含着“物体在相邻的两点间运动时间相等”的条件，设这相等时间为T0，因为竖直方向是加快度为g的匀加快运动，由SaT2可得LgT02，再由水平方向是匀速运动得2Lv0T0，联立上述两式解得v02Lg0.70m/s。例3、以下图，是用频闪照相获取的一个平抛小球的照片，照相机每隔相等时间曝光一次，摄影时，不可以保持底片的上面沿是水平，请用合理的方法确立图中重力加快度方向（保存作图痕迹）。若图距与实质距离之比为1：10。在这类状况下，若只用刻度尺，如何求得该小球的初速度v0和曝光时间间隔T？(重力加快度g已知)1）写出丈量的主要步骤和需要丈量的物理量，并在图上标出相关物理量的符号；（2）用测得的物理量和相关常量，写出计算该小球初速度v0的表达式v0=.【分析】：把首末两点相连而且三等份，各等份点与对应次序的照片上的点相连，即是重力加快度所在的直线，并注明方向.x用刻度尺测出图中的xx和y、y,则有:12y110xv0T,10y210y1gT2y2T10y210y1v0gg10x010y1解得,10y2或许用23两球间的位移减去12两球间的位移差的方向就是重力方