高一物理第六章 曲线运动第三节探究平抛运动的规律教案

1、高一物理第六章 曲线运动第三节探究平抛运动的规律教案（一）知识与技能知道平抛运动的特点为是初速度方向水平，只受重力作用，运动轨迹是抛物线。知道平抛运动形成的条件。理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g。能应用平抛运动的规律分析实际问题。（二）过程与方法在知识教学中应同时进行科学研究过程教育，本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学，应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线：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。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。（三）情感、态度与价值观通过重复多

2、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。（四）教学重点 平抛运动的特点和规律（五）教学难点 平抛运动的规律（六）教具 平抛竖落仪（七）教学过程新课导入提问引入：在什么情况下物体做曲线运动？合运动和分运动之间以及各个分运动之间存在什么关系呢？当物体所受的合力跟它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。合运动和分运动所经历的时间一定是相同的，这是等时性原理；各个分运动之间是相互独立、互不影响的，这是独立性原理。在学习了曲线运动的基本概念和处理方法以后，我们应该把这些理论应用到实际的曲线运动中来，这就是我们这一节课要讨论的运动平抛运动。新课教学一

3、、抛体运动演示实验：把一个粉笔头以任意角度向空中抛出。提出问题：粉笔头做什么运动？粉笔头受到哪些力作用？曲线运动。重力和空气阻力。但一般情况下空气阻力相对于重力可以忽略不计。在现实生活中还有哪些运动与粉笔头的运动相似？小结：、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。初速度沿水平方向的抛体运动叫做平抛运动。抛体运动还有竖直上抛、竖直下抛、斜向上抛、斜向下抛。二、平抛运动竖直方向的运动规律引导学生参考课本的图6.3-2，猜测做平抛运动的物体在竖直方向可能做什么运动？依据是什么？由于做平抛运动的物体只受重力作用，所以竖直方向可能做自由落体运动。演示实验：用平

4、抛竖落仪做对比实验，改变仪器的高度重复多次实验，观察（听）实验现象。提出问题：两个物体各做什么运动？本实验说明了什么问题？一个小球做自由落体运动，一个物体做平抛运动。两个小球总是同时落地，说明两个小球在竖直方向的运动是相同的，即平抛运动在竖直方向做的是自由落体。三、平抛运动水平方向的运动规律提出问题：能不能用与研究竖直方向的运动规律类似的方法研究水平方向的运动？可以，理论依据是小球在水平方向不受力的作用，猜测应该做匀速直线运动，所以可以用评价手册P41例1的装置进行实验验证。我们还可以从另一个角度来探究水平方向的运动规律，如果能够知道平抛运动的物体在相等的时间间隔内（控制变量）水平方向的位移，

5、就可以判断水平方向做什么运动了。要这样进行处理的话，就要解决好下面的几个问题。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。那么怎样找经过相等时间物体所在的位置？根据已经得到的竖直方向的规律，因为竖直方向做自由落体运动，而初速度为零的匀变速直线运动的物体在相等时间间隔内的位移之比为。所以，只要在轨迹上找到纵坐标满足上述条件的点，相邻点之间的时间间隔就相等。获得轨迹的方法用课本上的参考案例。实验注意事项：（）贴有坐标纸的板要处在竖直平面内，小球的运动轨迹与板平行。（）调节斜槽末端水平，使小球飞出时的速度是水平方

6、向。可以用小球来检验。（）贴坐标纸时，可以用重锤线帮助完成，使重锤线与坐标纸的一条线重合，则这条线就是纵坐标。（）在斜槽末端的上方（纵坐标上且比末端高球的半径）标出坐标原点。（）每次从同一高度无初速释放小球。（）描点时，应使视线与所描的点齐平。h4h9hxyO图像的处理如右图所示，通过比较相邻点之间的水平位移的关系可以知道物体在水平方向做什么运动。课堂练习物体做平抛运动的飞行时间由决定。物体做平抛运动时，水平位移由决定。平抛运动是一种曲线运动。问题与练习。问题与练习。【同步导学】1平抛运动定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动.条件：初速度水平；

7、仅受重力。特点：由于速度方向与受力方向不在一条直线上，故平抛运动是曲线运动，又受力恒定，所以平抛运动是匀变速曲线运动。注意：不要认为曲线运动就一定不是匀变速运动，其实物体是否做匀变速运动是由合外力或加速度是否恒定决定的，平抛运动加速度恒为重力加速度g，根据，做平抛运动的物体在相等时间内速度的变化是相等的。例1 关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）A平抛运动是匀变速运动B平抛运动是变加速运动C任意两段时间内加速度相同D任意两段相等时间内速度变化相同解析 本题要把好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性，平抛运动的物体只受重力作用，故a=g，即做匀变速曲线运动，A选项正确，B选项不对，C选项正确。

8、由匀变速运动公式，得任意相等的时间内v相同，D正确。2理论探究(1) 平抛运动是一复杂的运动，如何来探究这个复杂运动的规律呢？根据运动合成与分解的思想，可将一个复杂的运动简化为简单的运动去认识，可将平抛运动分成水平方向和竖直方向的直线运动。（图1）(2) 从力的独立作用原理出发分析物体的运动，可知，平抛运动的物体在水平方向上不受力的作用，应做匀速直线运动，在竖直方向初速为零，只受重力，应做自由落体运动。3实验探究(1) 设置与分运动等效的条件进行对比实验与平抛运动的物体同时自由下落的物体对比。实验1 如图1所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落，A、B

9、两球同时开始运动。观察两球是否同时落地。如果同时落地，说明什么问题？多次改变小球距地面的高度和打击的力度，重复这个实验。如果每次都同时落地，说明什么问题？实验观察到，改变小球距地高度和打击力度，两球总是同时落地，说明两者在竖直方向的运动相同，即都是自由落体运动。与平抛运动的物体初速度相同的匀速直线运动对比。（图2）实验2 在如图2所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q ；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。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

10、速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验结果是两小铁球同时到达E处，发生碰撞。增加或者减小轨道M的高度，只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两小铁球总是发生碰撞。试分析该实验现象说明了什么?解析 将P铁球在水平方向上的运动，在不同竖直高度的情况下与Q铁球对比，发现P、Q两球总是相遇，P球水平方向上的运动不因P球在竖直方向运动的时间长短而改变，总是和在水平面上匀速运动的Q球有完全相同的运动情况，所以本实验说明了:平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动；平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，不影响水平方向上的分运动，分运动各自具有独立性。 (2) 描绘平抛运动的轨迹

11、，建立水平、竖直的直角坐标系，通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系，获得各分运动的确切情况。描迹法探究平抛运动规律的实验器材和步骤实验器材：斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等. 实验步骤： 安装斜槽轨道，使其末端保持水平； 固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向； 以斜槽末端为坐标原点沿铅垂线画出y轴; 让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置； 重复步骤4，在坐标纸上记录多个位置； 在坐标纸上作出x轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹； 在轨迹上取几个点，使这些点在

12、水平方向间距相等，研究这些点对应的纵坐标y随时间变化的规律。运用此轨迹，若已知水平方向上的运动特点，可分析竖直方向上的运动特点，若已知竖直方向上的运动特点，可分析水平方向上的运动特点。比如，若在竖直方向上物体做初速度为零的匀加速运动，必然是连续相等的时间内位移之差y等于常数，即y=gt2，从物体抛出计时，连续相等的时间内的位移y、y之比为135(2n-1)。实验过程注意事项： 保证斜槽末端的切线水平，方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触； 小球每次都从斜槽上同一位置滚下； 小球做平抛运动的起点不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的重心在木板上的水平投影点； 小球

13、在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。（例2）思考 关于教材中参考案例中几个实验装置及操作 如何保证物体的运动是平抛运动，即初速度水平？ 如何得到轨迹线？ 怎样使水平初速度大小不变？例2 如图所示，是同时开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光照片，由此照片，你能得出什么结论?解析 从闪光照片中可以测出，平抛运动的小球，在相等时间内的水平位移总相等，所以，它的水平分运动为匀速直线运动，平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上，说明它们在同一段时间的竖直位移总是相等的，即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律，所以，平抛运动的竖直分运动为自

14、由落体运动。例3 如图甲是研究平抛物体运动的实验装置图，如图乙是实验后在白纸上作的图和所测数据。（1）在图甲上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的？（例3）（2）说明判定槽口切线是否水平的方法；（3）实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一实验步骤时应注意什么？（4）根据图乙给出的数据，计算此平抛运动的初速度v0.解析（1）利用拴在槽口处的重垂线作出Oy轴，Ox轴与Oy轴垂直，O点在槽口上方r（r为小球半径）处。（2）将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚也不向外滚，说明槽口末端是水平的。（3）应注意每次小球都从轨道同一位置由静止释放。（4）利用B点进

15、行计算y=gt2/2 ，得 t=(20.441)/9.81/2s=0.30 sv0=x/t=0.48/0.30m/s=1.6 m/s答案：平抛的初速度是1.6 m/s4规律总结平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向上自由落体运动的合运动。竖直方向速度公式：v=gt ； 位移公式：h=gt2； 水平方向上位移公式： x=vt例4 从同一高度以不同的速度水平抛出两个质量不同的石子，下列说法正确的是（ ）A初速度大的先落地B质量大的先落地C两个石子同时落地D无法判断解析 依据x=v0t，h=gt2判断，重力加速度与质量无关，B错。水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，下落时间与

16、水平速度无关，C对，A、D错。答案：C例5 一个物体以20 m/s的初速度水平抛出去，当物体通过水平距离是40 m时，它的高度降低了多少？解析 因为x=v0t，y=gt2所以y=m=20 m.答案：20 m【同步检测】1研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（ ）A保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小B保证小球飞出时，初速度水平C保证小球在空中运动的时间每次都相等D保证小球运动的轨道是一条抛物线2用描迹法探究平抛运动的规律时，应选用下列各组器材中的哪一组（ ）A铁架台，方木板，斜槽和小球，秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片B铁

17、架台，方木板，斜槽和小球，天平和秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片C铁架台，方木板，斜槽和小球，千分尺和秒表，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片D铁架台，方木板，斜槽和小球，米尺和三角尺，重锤和细线，白纸和图钉，带孔卡片3关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是 ( ) A物体只受重力的作用，是ag的匀变速运动B初速度越大，物体在空中运动的时间越长C物体落地时的水平位移与初速度无关D物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关 4从同一高度以不同的速度水平抛出的两个物体落到地面的时间 ( ) A速度大的时间长 B速度小的时间长C落地时间定相同 D由质量大小决定5物体做平抛

18、运动时，描述物体在竖直方向的分速度vy(取向下为正)随时间变化的图线是 ( )（第5题）6在做“研究平抛运动”的实验时，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可以不同C每次必须由静止释放小球D记录小球位置用的木条(或凹槽)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)相接触F将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（第7题）7试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案，提供的实验器材为弹射器(含弹丸，见图)、铁架台(带有夹具)、米尺。 (1) 画出实验示意图；(2) 在安装弹射器时应注意_；(3) 实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为_；(4) 由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是_；(5)计算公式为_。8一小球在高0.8m的水平桌面上滚动，离开桌面后着地，着地点与桌边水平距离为1 m，求该球离开桌面时的速度？9距离地面1000m高处的