2013高中物理54《實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)》同步教案新人教版必修2

5.4實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)★教課目的知道平拋運(yùn)動(dòng)能夠分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來考證這個(gè)結(jié)論，增強(qiáng)感官印象，加深對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)特色的理解。能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲取物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，能夠?qū)ζ綊佭\(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行研究獲取結(jié)論。能夠經(jīng)過對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的研究計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)物體的初速度。★教課要點(diǎn)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如何辦理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)辦理結(jié)果加深對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的理解★教課過程師：在上節(jié)課的學(xué)習(xí)中我們經(jīng)過理論研究認(rèn)識(shí)到平拋運(yùn)動(dòng)能夠分解水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。本節(jié)課我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)就是經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來考證我們經(jīng)過理論剖析獲取的結(jié)論能否正確。一、水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律師：第一我們先來研究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。理論剖析知平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是勻速直線運(yùn)動(dòng)。那么請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來考證這個(gè)結(jié)論。學(xué)生思慮議論，5分鐘后，請(qǐng)各組派一個(gè)代表講話。大家共同議論。師：綜合大家的思想，為了考證這個(gè)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方向是能夠察看到初速度為v0的平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)與速度為v0的水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀況相同。為此我們?nèi)蓚€(gè)物體，一個(gè)物體A以某一v0速度在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)物體B以相同速度v0為初速度做平拋運(yùn)動(dòng)，依據(jù)理論，結(jié)果應(yīng)當(dāng)是AB兩物體水平方向的相對(duì)地點(diǎn)不變，假如兩物體出發(fā)點(diǎn)的水平坐標(biāo)相同，則在運(yùn)動(dòng)過程中AB兩物體一直處于同一豎直方向，即水平地點(diǎn)一直相同。師：依據(jù)這個(gè)思想，我這里有個(gè)實(shí)驗(yàn)事例供大家參照。兩個(gè)相同的弧形軌道上面分別裝有電磁鐵，將小球分別吸在電磁鐵上，而后切斷電源，兩球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，認(rèn)真領(lǐng)會(huì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理，大家都來談?wù)勥@個(gè)實(shí)驗(yàn)察看到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)又是什么？生：察看到的結(jié)果應(yīng)當(dāng)是兩球相撞。有條件的率領(lǐng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，考證學(xué)生的猜想。無條件的率領(lǐng)學(xué)生觀看視頻動(dòng)畫。（平拋與勻速直線運(yùn)動(dòng)的比較）【實(shí)驗(yàn)表示】:平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是勻速直線運(yùn)動(dòng)。二、豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律師：接著我們研究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。理論剖析知平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是自由落體運(yùn)動(dòng)。兩樣請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來考證這個(gè)結(jié)論。學(xué)生思慮議論，5分鐘后，請(qǐng)各組派一個(gè)代表講話。大家共同議論。師：綜合大家的思想，為了考證這個(gè)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方向是能夠察看到從某高度H做平拋運(yùn)動(dòng)的物體豎直方向的運(yùn)動(dòng)隨從同一高度H自由著落的物體的運(yùn)動(dòng)狀況相同。為此我們?nèi)蓚€(gè)物體，主要就是取兩個(gè)物體，一個(gè)物體A從某一高度H做自由落體運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)物體B以某一速度v0從同一高度H做平拋運(yùn)動(dòng)，假如它們同時(shí)出發(fā)，依據(jù)理論，結(jié)果應(yīng)當(dāng)它們豎直方向運(yùn)動(dòng)狀況相同，AB兩物體豎直方向的相對(duì)地點(diǎn)不變，運(yùn)動(dòng)過程中AB兩物體一直處于同一水平方向，即豎直地點(diǎn)一直相同。師：依據(jù)這個(gè)思想，我這里有個(gè)實(shí)驗(yàn)事例供大家參照。用小錘打擊彈簧金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時(shí)B球被松開，自由著落。A、B兩球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)。認(rèn)真領(lǐng)會(huì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理，大家都來談?wù)勥@個(gè)實(shí)驗(yàn)察看到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)又是什么？生：察看到的結(jié)果應(yīng)當(dāng)是兩球同時(shí)落體，因?yàn)殛P(guān)于“同時(shí)”用眼睛不簡(jiǎn)單確立，但我們能夠聽聲音，假如是一個(gè)聲音，說明同時(shí)落地。有條件的率領(lǐng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，考證學(xué)生的猜想。無條件率領(lǐng)學(xué)生看視頻文件：平拋豎起方向運(yùn)動(dòng)；觀看動(dòng)畫：平拋與自由落體綜合觀看動(dòng)畫：平拋物體的運(yùn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)表示】:平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)。三、經(jīng)過實(shí)驗(yàn)獲取平拋運(yùn)動(dòng)軌跡師：方才的演示實(shí)驗(yàn)中，我們進(jìn)行的都是定性的察看，假如要定量地對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，我們第一一定想法描述物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。師：為了獲取平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，我這里供給幾種方法供同學(xué)們自己選擇方法1：用水流研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)水平噴出的細(xì)水柱如圖，倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩頭張口的細(xì)管，此中一根彎成水平，且水平端加接一段更細(xì)的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成曲折的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。想法把它描在背后的紙上就能進(jìn)行剖析辦理了。插入瓶中的另一根細(xì)管的作用，是保持從噴嘴射出水流的速度不變，使其不隨瓶?jī)?nèi)水面的降落而減小。這是因?yàn)樵摴苌隙伺c空氣相通，A處水的壓強(qiáng)一直等于大氣壓，不受瓶?jī)?nèi)水面高低的影響。所以，在水面降到A處從前的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都能夠獲取穩(wěn)固的細(xì)水柱。方法2:用數(shù)碼照相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡數(shù)碼相機(jī)大多擁有攝像功能，每秒鐘拍攝約15幀照片。能夠用它拍攝小球從水平桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)的幾張連續(xù)照片。假如用數(shù)學(xué)課上畫函數(shù)圖象的方格黑板做背景，就能夠依據(jù)照片上小球的地點(diǎn)在方格紙上畫出小球的軌跡。方法3:斜面、小槽、小球等實(shí)驗(yàn)儀器(實(shí)驗(yàn)室最常用的一種方法)實(shí)驗(yàn)圖以下：1、將平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的拋射端處于水平地點(diǎn)。調(diào)理調(diào)平螺絲，察看重垂線或氣泡水平，使面板處于豎直平面內(nèi)，卡好定位板。2、將描跡記錄紙襯墊一張復(fù)寫紙或打字蠟紙，緊貼記錄面板用壓紙板固定在面板上，使橫坐標(biāo)x軸在水平方向上，縱坐標(biāo)y軸沿豎直方向向下(若用白紙，可預(yù)先用鉛筆在紙上畫出x、y坐標(biāo)軸線)，并注意使坐標(biāo)原點(diǎn)的地點(diǎn)在平拋物體(鋼球)的質(zhì)心(即球心)走開軌道處。3、把接球擋板拉到最上方一格的地點(diǎn)。4、將定位板定在某一地點(diǎn)固定好。鋼球緊靠定位板開釋，球沿軌道向下運(yùn)動(dòng)，以必定的初速度由軌道的平直部分水平拋出。5、著落的鋼球打在向面板傾斜的接球擋板上，同時(shí)在面板上留下一個(gè)印跡點(diǎn)。6、再將接球擋板向下拉一格，重復(fù)上述操作方法，打出第二個(gè)印跡點(diǎn)，這樣持續(xù)下拉接球擋板，直至最低點(diǎn)，即可獲取平拋的鋼球著落時(shí)的一系列跡點(diǎn)。7、更改定位板的地點(diǎn)，即可改變鋼球平拋的初速度，按上述實(shí)驗(yàn)操作方法，即可打出另一系列跡點(diǎn)。8、取下記錄紙，將各次實(shí)驗(yàn)所記錄的點(diǎn)分別用光滑曲線連結(jié)起來，即可獲取以不一樣的初速度做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖線。以下圖。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（１）一定保證記錄面板處于豎直平面內(nèi)，使平拋軌道的平面湊近板面。（２）調(diào)理斜槽尾端水平，使小球飛出時(shí)的速度是水平方向?？蓪⑿∏蚍庞诖颂幷{(diào)理到小球不會(huì)左右轉(zhuǎn)動(dòng)即可。（３）貼坐標(biāo)紙時(shí)，能夠用重錘線幫助達(dá)成，使重錘線與坐標(biāo)紙的一條線重合，則這條線就是縱坐標(biāo)。（４）坐標(biāo)原點(diǎn)是斜槽尾端處小球球心的地點(diǎn)。（５）每次從同一高度無初速開釋小球。（６）選用軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)來丈量x,y的值可減小偏差。描點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使視野與所描的點(diǎn)齊平。觀看實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫：研究平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)3改良版在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確擋板定小球在不一樣時(shí)刻所經(jīng)過的地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)用右圖A所示的裝置，將一塊平木板釘上復(fù)寫紙和白紙，y1By2豎直立于槽口前某處，使小球從斜槽上緊靠擋板Cxx圖2處由靜止滑下，小球撞在木板上留下印跡A；將木板向后移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下印跡B；又將木板再向后移距離x，小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止滑下，再獲取印跡C。以此也能獲取軌跡。師：改良版與原版有什么估點(diǎn)？生：得出的用來描軌跡的點(diǎn)的水平距離相等，依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特色，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)是相同的。四、對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的研究師：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們手頭上已經(jīng)有了好幾條平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡了，依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡我們能得出平拋運(yùn)動(dòng)水平方向勻速，豎直方向自由落體這樣的結(jié)論嗎？如何判斷？生：能，依據(jù)理論假如物體做平拋運(yùn)動(dòng)，則任一時(shí)刻物體的坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)為（v0t，1gt2），2而且獲取平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程yg2x2，關(guān)于一個(gè)確立的平拋運(yùn)動(dòng)，g2是一個(gè)常量，2v02v0所以平拋運(yùn)動(dòng)物體任一時(shí)刻的地點(diǎn)坐標(biāo)x、y應(yīng)當(dāng)知足ya(常量)。我們?cè)讷@取的平x2拋運(yùn)動(dòng)軌跡上任選幾個(gè)點(diǎn)，丈量出坐標(biāo)，看y與x2的比值是不是一個(gè)常量。假如是，說明物體做的是平拋運(yùn)動(dòng)。五、計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度師：依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如何求解平拋運(yùn)動(dòng)的初速度呢？生：依據(jù)公式y(tǒng)g2gx22x有v02v02y例1、平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律能夠歸納為兩點(diǎn)：一是水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；二是豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。為了研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)，可做這樣的實(shí)驗(yàn)：以下圖，用小錘打擊彈性金屬片，A球水平飛出，同時(shí)B球被松開，做自由落體運(yùn)動(dòng)。兩球同時(shí)落到地面。則這個(gè)實(shí)驗(yàn)（）A．只好說明上述規(guī)律中的第一條B．只好說明上述規(guī)律中的第二條C．不可以說明上述規(guī)律中的任何一條D．能同時(shí)說明上述兩條規(guī)律。【分析】：該題考察對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)及其分運(yùn)動(dòng)的理解，同時(shí)考察研究問題的思想能力。

實(shí)驗(yàn)中A球做平拋運(yùn)動(dòng)，

B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球同時(shí)落地說明

A球平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)和B球相同，而不說明

A球的水均分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以

B項(xiàng)正確。

A、C、D三項(xiàng)都不對(duì)。故此題選擇B。例2、在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1.25cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)地點(diǎn)如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0=_____（用L，g表示），其值為______（取g=9.8m/s2）?！痉治觥浚阂罁?jù)題意，認(rèn)真審察圖中a、b、c、d四點(diǎn)的相對(duì)地點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)相鄰的兩點(diǎn)間的水平距離均為2L，這里就隱含著“物體在相鄰的兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等”的條件，設(shè)這相等時(shí)間為T0，因?yàn)樨Q直方向是加快度為g的勻加快運(yùn)動(dòng)，由SaT2可得LgT02，再由水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)得2Lv0T0，聯(lián)立上述兩式解得v02Lg0.70m/s。例3、以下圖，是用頻閃照相獲取的一個(gè)平拋小球的照片，照相機(jī)每隔相等時(shí)間曝光一次，攝影時(shí)，不可以保持底片的上面沿是水平，請(qǐng)用合理的方法確立圖中重力加快度方向（保存作圖痕跡）。若圖距與實(shí)質(zhì)距離之比為1：10。在這類狀況下，若只用刻度尺，如何求得該小球的初速度v0和曝光時(shí)間間隔T？(重力加快度g已知)1）寫出丈量的主要步驟和需要丈量的物理量，并在圖上標(biāo)出相關(guān)物理量的符號(hào)；（2）用測(cè)得的物理量和相關(guān)常量，寫出計(jì)算該小球初速度v0的表達(dá)式v0=.【分析】：把首末兩點(diǎn)相連而且三等份，各等份點(diǎn)與對(duì)應(yīng)次序的照片上的點(diǎn)相連，即是重力加快度所在的直線，并注明方向.x用刻度尺測(cè)出圖中的xx和y、y,則有:12y110xv0T,10y210y1gT2y2T10y210y1v0gg10x010y1解得,10y2或許用23兩球間的位移減去12兩球間的位移差的方向就是重力方