人教版高中物理必修二教案：53实验：探究平抛运动.docx

试验：探究平抛运动班课教案【学习目标】1. 用试验与理论进展探究、分析，生疏平抛运动的规律；2. 用试验方法描出平抛物体的运动轨迹；3. 依据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度；4. 理解试验探究的意义，学会构思试验方案，组织试验器材，完成试验探究或者是验证，并会分析试验现象获得试验结论。学问回忆：1. 平抛运动具有什么性质？答1水平方向和竖直方向分运动的登时性。（2） 初速度与受力垂直，（3） 力为重力2. 平抛运动的受力方向？答：总是垂直向下3. 要争论平抛运动，我们需要争论那些方面？答1竖直方向是不是做自由落体运动.2水平方向是不是做匀速直线运动。学问点一：探究平抛运动规律的试验方法试验方法即应当怎样验证物体在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。现介绍两种方法：1比照试验法比照试验法：（2） 描迹论证法。比照试验法马上平抛运动和自由落体同时进展，比照试验；将平抛运动和水平方向上的匀速运动比照试验。（1） 创设一个情景，让物体做平抛运动的同时，另一个物体以一样的初速度在水平面上做匀速直线运动，并且使两个物体运动的初始位置在同一竖直线上。假设两个物体在运动过程始终在同一条竖直线上，或者平抛运动的物体恰好和匀速直线运动的物体相遇，便可以说明平抛运动的物体在水平方向的运动和匀速直线运动一样，是匀速直线运动，否 则便不是。（2） 创设一个情景，让物体做平抛运动的同时，另一个物体从同一位置做自由落体运动。 假设两个物体在运动过程始终在同一条水平线上，或者平抛运动的物体恰好和自由落体运动的物体同时落地，便可以说明平抛运动的物体在竖直方向的运动和自由落体运动一样，是自由落体运动， 否则便不是。描迹探究法：由于物体在不同方向上的分运动具有同时性，只要争论物体在两个方向上的位移关系弄清物体的运动轨迹，适当的引进时间参数，便可以由一个方向的运动推知另一个方向的运动。（1） 描出平抛物体运动的轨迹（2） 争论水平运动和竖直运动的相互关系，印证猜测是否正确。学问点二、依据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度试验原理：平抛物体的运动，可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动，因而物体在任意时刻t 的坐标x 和 y 可以用以下公式求出：x=v t01y=gt22从和消去t，得 ygx22v20因此平抛物体的运动轨迹为一抛物线。平抛物体运动轨迹上任一点的位置均可用水平位移x 和竖直位移y 来确定。反过来，平抛1运动的轨迹，我们就可以求得轨迹上任一点的水平位移x 和竖直位移y，再依据公式y=2gt2 求出平抛物体的飞行时间t=试验操作：，继而利用公式x=v t 求出物体做平抛运动的初速度。2y g0（1） 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，可用平衡法调 整斜槽，马上小球轻放在斜槽平直局部的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就说明水平已调好。（2） 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。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复试验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。（3） 确定坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔登记球在槽口时球心在图板上的水平投影点O， O 点即为坐标原点(O 点不是槽口的端点)。用铅笔记录在白纸上。用重锤线确定Y 轴。（4） 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，然后用铅笔在卡片的缺口上点个黑点，这就在白纸上登记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一固定位置无初速释放，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸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。（5） 计算初速度：如下图，以O 点为原点画出竖直向下的y 轴和水平向右的x 轴，并在曲线上选取A、B、C、D、E、F 六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x 和 y，用公式x=v t01和y=2gt2计算出小球的初速度 v ，最终计算出v00的平均值。位置x 值/cmy 值/cmv0v 的平均值0ABCDEF留意事项：（1） 试验中必需保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必需处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。（2） 小球必需每次从斜槽上同一位置滚下，即在斜槽上固定一个挡板不要用手放。（3） 坐标原点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，球的球心在木板上的水平投影点，即端点上r小球半径处。（4） 要在斜轨上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由图板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。（5） 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。例题 1.在做“争论平抛运动”的试验时，让小球屡次沿同一轨道运动，通过描点法画小球作平抛运动的轨迹并计算初速度。（1） 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通过调整使斜槽的末段保持水平 B应当利用天平测出小球的质量 C每次必需由静止释放小球 D每次释放小球的位置必需一样 E应当用秒表测出小球运动的时间 F应当用重锤线画出竖直轴y 轴 G将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线gk20（2） 某同学依据所描绘出的运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值。依据所测到的数 据以 y 为纵坐标，以 x2 为横坐标，在坐标纸上画出对应的图象，觉察为过原点的直线。并测出直线斜率为 k，当地的重力加速度为g，则初速度 v =。【答案】1ACDF2【解析】1为了保证小球水平飞出，则斜槽的末端切线保持水平，故A 正确；本试验不需要知道小球的质量，故B 错误；为了保证小球平抛运动的初速度一样，则每次从同一高度由静止释放小球，故CD 正确； 平抛运动的时间由高度打算，不需要用秒表测量时间，故E 错误；建立坐标系时，由于实际的坐标原点为小球在末端时球心在白纸上的投影，用重锤线画出竖直轴 y 轴，故F 正确；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，并用平滑曲线连接，试验中，记录小球位置的白纸不能移动，故G 错误。1gk22v22v22依据 y = 2 gt2 及 x=v0t，解得： x2 =0 y ，则g0 = k ，解得： v =。0g【总结升华】对于根本试验仪器不光要了解其工作原理，还要从实践上去了解它。课堂练习一：在做“争论平抛运动”试验中应实行以下哪些措施可减小误差 A斜槽轨道必需光滑B斜槽水平局部轨道必需水平 C每次要平衡摩擦力 D小球每次应从斜槽上同一高度释放E. 在曲线上取作计算的点离原点O 较远【答案】BDE课堂练习二：在做“争论平抛运动”的试验时，让小球屡次沿同一轨道运动，通过描点法画出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通过调整使斜槽的末端保持水平B每次释放小球的位置必需不同C每次必需由静止释放小球D记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必需严格地等距 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【答案】ACE例题 2.在争论平抛物体运动的试验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，如下图。小方格的边长为l = 1.25cm ，小球在平抛运动途中的几个位置为图中的a、b、c、d 所示，取， 则（1） 小球平抛的初速度的计算式为（2） 求小球在b 点速率大小为。用l、g 表示，其值是。【思路点拨】由方格纸上读出有关水平和竖直两个方向的运动信息，进展求解。解此题关键在于对所给图的分析：在竖直方向从a 点起，各点间的位移是 123，所以a 点不是平抛的起点。gl【答案】1 v= 200.7m/s 20.875m/s【解析】1解法一：设的时间为t，在水平方向由于匀速运动则有设在 a 点其竖直分速度的，a 和b 的高度差为 ，b 和 c 间为；c 与d 之间为，则有：y = v t +1y12 gt 2y=v2y+ gtt +12 gt 2y = v(3y+ 2gt)t +12 gt 2可得 y- y= y- y= gt 2 3221由图知 y - y32= y- y = l21所以t =l ggl将代入 v= 20由可知：1.25 ´10-2 ´ 9.8v= 20m s = 0.7 m s解法二：平抛运动可分解为竖直方向上的初速度是零自由落体运动，在水平方向上的初速为的匀速直线运动，所以在水平方向有2l = v0t ü Þ 可解得v= 2glý在竖直方向有Dy = l = gt 2 þ0把可知：v= 2 1.25 ´10-2 ´ 9.8 m s = 0.7 m s02小球由abc 时间间隔一样，b 为中间时刻，在竖直方向上的分运动b 点也是分运动的中间时刻，那么它的y 方向分速度大小等于平均速度大小3l=2g =l3l3即v= yac =gl by2Dt2Dt2水平速度vbx= v = 2gl0依据平行四边形法则，小球在b 点速率为：v=v2+ v2=bybx25gl54= 2gl = 0.875m / s【总结升华】解题关键：1小球在平抛运动途中的几个位置a、b、c、d 的水平间距相等，意味着小球途经各个点的时间间隔相等；2匀变速直线运动满足关系Dy = gDt 2。课堂练习一：121如图实线为某质点平抛运动轨迹的一局部， AB、BC 间水平距离s s 0.4m，高度差h20.25m，h 0.35m0求：1抛出初速度 v 为。2由抛出点到 A 点的时间为。g=10m/s2【答案】(1)4M/S (2)0.2S课堂练习二：依据平抛运动规律，设计一个测玩具枪子弹初速度的方案 (1)画出测量原理图；(2)说明要测量的物理量，并导出初速度的表达式【思路点拨】将玩具枪水平放置，子弹出膛后做平抛运动，自枪口为起点，测出一段时间内的水平距离和竖直方向的距离，依据平抛运动学问可设计出测量原理，并能推导出初速度表达式。【解析】(1)将玩具枪水平放置，靶子放在适当远的地方，竖直放在水平地面上，如下图(2)用刻度尺测出枪口离地面的高度H，枪口与靶子间的水平距离x，弹孔离地面的高度h由平抛运动规律，得x = v t ，H - h =01 gt22由解得v0= xg，即为子弹初速度的表达式2(H - h)【总结升华】“争论平抛物体的运动”这一试验是依据平抛运动的特点：水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动设计的在不转变试验原理的状况下，对试验的装置可进展大胆地 创设计课堂练习三：做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动后着地，一架照相机通过屡次曝光，拍摄到汽车在着地前后一段时间内的运动照片如下图(虚线为正方形格子)汽车长度为 3.6 m，相邻两次曝光的时间间隔相等，由照片可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为m/s高台离地面的高度为m(g 取 10m/s2)【答案】1211.25【解析】由照片知在前两次曝光的时间间隔内，竖直位移之差：yl3.6 m又ygT2，所以，曝光时间：T =3.6yg=s = 0.6s 102l7.2曝光时间内的水平位移： 2l = 7.2 m，所以v0=T0.6m/s12 m/s其次次曝光时车的竖直速度：vyv= 3l = 3´ 3.6 2T2 ´ 0.69m/s9 m/s，此时，车下落的时间：t =1y =g10s = 0.9s ，从开头到落地的总时间：t= t211+ T = 1.5s ，1故高台离地面的高度： h =gt222= 2 ´10´1.52 m 11.25m【总结升华】用频闪照相的方法争论平抛运动的关键是通过背景猎取位移信息建立平抛运动模型，利用平抛运动规律解题