高中物理新課標(biāo)人教版必修2優(yōu)秀教案：5.4實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)

1、 4 實(shí)驗(yàn):研究平拋運(yùn)動(dòng)整體設(shè)計(jì) 舊教材先是探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，再安排拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律.本教材做了調(diào)整： 先學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再研究平拋運(yùn)動(dòng).這樣更具合理性：從牛頓運(yùn)動(dòng)定律的觀點(diǎn)以及運(yùn)動(dòng)的合成與分解思想出發(fā)，從一維情景轉(zhuǎn)向二維情景，使認(rèn)識(shí)上不斷發(fā)展，層層深入，知識(shí)容易發(fā)生遷移.再安排實(shí)驗(yàn)，學(xué)生心中有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，有的放矢，能夠合理地自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程. 本課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要解決兩個(gè)問題：一是研究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;二是研究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為此要設(shè)法畫出平拋曲線.教學(xué)重點(diǎn) 平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究過程.教學(xué)難點(diǎn) 準(zhǔn)確得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.課時(shí)安排 1課時(shí)三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的特

2、點(diǎn)是水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).2.通過實(shí)驗(yàn)探究得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡.過程與方法 體會(huì)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究過程，體會(huì)運(yùn)動(dòng)的合成和分解在探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的應(yīng)用.情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，讓學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，設(shè)疑、解疑、探求規(guī)律，使學(xué)生始終處于積極探求知識(shí)的過程中，達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)心理狀態(tài).2.充分利用多媒體輔助教學(xué)、演示儀器和自制器材，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)求知的欲望. 課前準(zhǔn)備 平拋豎落儀、平拋實(shí)驗(yàn)儀、自制水柱平拋裝置、自制電磁控制打擊裝置、數(shù)碼相機(jī)、坐標(biāo)格、多媒體課件.教學(xué)過程導(dǎo)入新課情景導(dǎo)入 教師介紹自制電磁控制打擊裝置：將子彈裝入能發(fā)射的固定在板前的玩

3、具手槍，固定板后電磁鐵與電源相連，控制電路通斷的兩根金屬絲搭在槍口處，帶有銜鐵的玩具被吸在電磁鐵上，槍口與玩具在同一水平面，發(fā)射的子彈斷開搭在一起的兩根金屬絲，吸在電磁鐵上的玩具同時(shí)下落，子彈總是擊中玩具，這說明什么問題？復(fù)習(xí)導(dǎo)入 復(fù)習(xí)舊知1.平拋運(yùn)動(dòng)是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)的合運(yùn)動(dòng).2.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(1) 我們今天用實(shí)驗(yàn)的方法研究平拋運(yùn)動(dòng).推進(jìn)新課一、豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)演示教材實(shí)驗(yàn)，探究豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.1.介紹實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示介紹實(shí)驗(yàn)過程. 因彈簧片C受到小錘的打擊，C向前推動(dòng)小鋼球具有水平初速度，使A做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)(強(qiáng)調(diào))松開小鋼球B，使B從孔中自

4、由落下，做自由落體運(yùn)動(dòng).問題：由上一節(jié)學(xué)習(xí)我們知道，平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間取決于豎直高度，A、B兩球應(yīng)該同時(shí)落地，怎么觀察出兩球同時(shí)落地？ 實(shí)驗(yàn)時(shí)，用耳朵聽來判斷兩球落地時(shí)刻的先后，比用眼睛看要靈敏得多.合作探究 要求教室保持安靜，讓學(xué)生多次改變小球距地面的高度和打擊的力度，重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生聽小球落地的聲音. 學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考以下幾方面：1.無論A球的水平速度大小如何，它總是與B球同時(shí)落地.2.A球的水平初速度越大，走過的水平距離也越大.3.A球水平初速度的大小并不影響平拋物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng).這一實(shí)驗(yàn)說明水平分運(yùn)動(dòng)并不影響豎直分運(yùn)動(dòng),即水平分運(yùn)動(dòng)和豎直分運(yùn)動(dòng)各自獨(dú)立地按自己的規(guī)律進(jìn)行，

5、互不干擾.這一現(xiàn)象還說明平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng).結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng).課堂訓(xùn)練1.為什么平拋物體做曲線運(yùn)動(dòng)?解答：因?yàn)樗綊伋龅奈矬w所受的重力跟物體的速度方向不在一條直線上，重力不僅改變物體速度的大小，同時(shí)使物體速度的方向不斷變化，所以，平拋物體的運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng).2.實(shí)驗(yàn)中，無論A球的水平初速度大小如何，它總是與B球同時(shí)落地，這一現(xiàn)象說明了什么?解答：這一實(shí)驗(yàn)說明水平分運(yùn)動(dòng)并不影響豎直分運(yùn)動(dòng),即水平分運(yùn)動(dòng)和豎直分運(yùn)動(dòng)各自獨(dú)立地按自己的規(guī)律進(jìn)行，互不干擾.二、水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律問題：要研究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向是不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，需要測(cè)量幾段相等的時(shí)間間隔內(nèi)物體在水平方向

6、上的位移，看看這些位移是否相等.需要通過實(shí)驗(yàn)得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,怎樣得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡？實(shí)驗(yàn)探究1.描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡參考案例：(1)倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管，其中一根彎成水平，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,在空中形成彎曲的細(xì)水柱顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.設(shè)法把它描在背后的紙上就能進(jìn)行分析處理了. 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,使其不隨瓶?jī)?nèi)水面的下降而減小.這是因?yàn)樵摴苌隙伺c空氣相通,A處水的壓強(qiáng)始終等于大氣壓,不受瓶?jī)?nèi)水面高低的影響.因此,在水面降到A處以前的很長一段時(shí)間內(nèi),都可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱. 描繪水柱平拋運(yùn)動(dòng)軌跡用坐標(biāo)

7、紙做背景，坐標(biāo)紙邊長為3035 cm,坐標(biāo)格每邊長取23 cm,坐標(biāo)格可以直接畫在透明膠片上.在坐標(biāo)格上描繪水柱的運(yùn)動(dòng)軌跡的方法:坐標(biāo)格在描繪平拋曲線的背面,用碳素筆在膠片上點(diǎn)出6個(gè)以上的點(diǎn),目光要與噴出的水柱在同一水平面上.描點(diǎn)的速度要快些,以免水面下降過多,使水柱軌跡發(fā)生變化.由于空氣阻力的作用,水柱的軌跡會(huì)逐漸偏離平拋曲線,分析處理軌跡時(shí),要取離噴口較近的一段曲線.豎直位移在67 cm以內(nèi)的三個(gè)相等時(shí)間間隔內(nèi),水平位移大致能保持相等.(2)利用實(shí)驗(yàn)室的斜面小槽等器材.鋼球從斜槽上滾下,沖過水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng).每次都使鋼球在斜槽上同一位置滾下,鋼球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一定的.在豎

8、直的白紙上,要首先確定小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置,同時(shí)在起點(diǎn)位置確定水平、豎直方向的坐標(biāo)軸,然后再設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置,通過多次實(shí)驗(yàn),在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置,連起來就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡. 可以把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置,如果小球能夠碰到筆尖就說明位置找對(duì)了. 確定小球位置,還可以用較厚的紙片開一個(gè)寬度比小球直徑略大一些的長方形孔,沿長方形一個(gè)短邊翻折成直角.實(shí)驗(yàn)過程中,設(shè)法讓小球從方孔中穿過,從而記下小球通過的位置.（3）記錄小球運(yùn)動(dòng)軌跡的白紙也可以用坐標(biāo)紙,紙的大小視所用的木板或平拋實(shí)驗(yàn)器的面積大小而定,每個(gè)方格的邊長取23 cm.實(shí)驗(yàn)前印好坐標(biāo)紙,實(shí)驗(yàn)時(shí)坐標(biāo)軸分

9、別為水平方向和豎直方向,坐標(biāo)原點(diǎn)與小球拋出點(diǎn)重合.小球拋出后在坐標(biāo)紙前運(yùn)動(dòng),選好縱坐標(biāo),目光平視觀察小球在縱坐標(biāo)的什么位置經(jīng)過,然后用鉛筆在該位置畫一個(gè)小圓圈記錄這個(gè)位置.依次觀察記錄若干個(gè)小球經(jīng)過縱坐標(biāo)軸的位置.這種方法描點(diǎn)時(shí)比較方便準(zhǔn)確. 上面的方法是用眼觀察記錄小球的位置,需要多次操作,并且每次都要使小球從斜面小槽同一高度落下.還可以用數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī),利用它們得到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,從照片中讀出小球在坐標(biāo)紙上對(duì)應(yīng)的位置,再在坐標(biāo)紙上記錄畫出軌跡. 問題：要研究平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向是否為勻速直線運(yùn)動(dòng),需要測(cè)量幾段相等的時(shí)間間隔內(nèi)物體在水平方向上的位移,看

10、看這些位移是否相等.怎樣利用得到的軌跡確定相等的時(shí)間間隔,找到平拋運(yùn)動(dòng)物體對(duì)應(yīng)的位置?2.水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng),而自由落體運(yùn)動(dòng)下落的高度h是與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的二次方成正比的,即h=gt2,因此在豎直坐標(biāo)軸y上,從原點(diǎn)開始向下任取一個(gè)坐標(biāo)為h的點(diǎn),再找到坐標(biāo)為4h,9h,16h,的點(diǎn).在物體運(yùn)動(dòng)過程中,縱坐標(biāo)從其中一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)位置所用的時(shí)間都是相等的.過這些點(diǎn)作水平線與軌跡相交，交點(diǎn)就是每經(jīng)相等時(shí)間物體所到達(dá)的位置. 如果使用數(shù)碼相機(jī)的連續(xù)攝像功能,記錄的連續(xù)的點(diǎn),經(jīng)歷的時(shí)間間隔是相等的,在坐標(biāo)紙上直接確定各點(diǎn)的水平位移就可以了. 用數(shù)碼攝像機(jī)拍得影

11、像后，傳入計(jì)算機(jī)，采集后用“超級(jí)解霸V8”連續(xù)截圖就可以得到等時(shí)間間隔（，軟件設(shè)定）的圖片了，對(duì)應(yīng)圖片上小球的位置，在相同的坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，也可以直接確定各點(diǎn)的水平位移.課堂訓(xùn)練 沿水平方向勻速直線飛行的飛機(jī)上，每隔相等時(shí)間放下一顆炸彈，這些炸彈在空中的排列是怎樣的？落地后彈坑是怎樣的？答案：空中排列成一條豎直直線，落地后的彈坑是等間距的.課堂小結(jié) 本節(jié)課主要內(nèi)容包括：1.研究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng);2.研究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng);3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.布置作業(yè) 教材“問題與練習(xí)”第1、2題.板書設(shè)計(jì)4.實(shí)驗(yàn):研究平拋運(yùn)動(dòng)1.研究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)

12、2.研究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡活動(dòng)與探究課題:如圖所示的是平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片，你能得出什么結(jié)論?結(jié)論：從閃光照片中可以測(cè)出，平拋運(yùn)動(dòng)的小球，在相等時(shí)間內(nèi)的水平位移總相等，所以，它的水平分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng);平拋運(yùn)動(dòng)的小球和自由下落的小球總是在同一水平線上，說明它們?cè)谕欢螘r(shí)間的豎直位移總是相等的，即平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)跟自由落體運(yùn)動(dòng)遵循相同的規(guī)律，所以，平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng).習(xí)題詳解1.解答：還需要的器材是刻度尺.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)調(diào)節(jié)木板高度,使木板上表面與小球離開水平桌面時(shí)的球心的距離為某一確定值y;(2)讓小球從斜面上某一位置A無初速釋放;(3)測(cè)量小球在木板上的落點(diǎn)P1與重垂線之間的距離x1;(4)調(diào)節(jié)木板高度,使木板上表面與小球離開水平桌面時(shí)的球心的距離為某一確定值4y;(5)讓小球從斜面上同一位置A無初速釋放;(6)測(cè)量小球在木板上的落點(diǎn)P2與重垂線之間的距離x2;(7)比較x1、x2,若2x1=x2,則說明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).2.解答:改變墻與重垂線之間的距離x,測(cè)量落點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的豎直距離y,若2x1=x2,有4y1=y2,則說明小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng) 本節(jié)課的設(shè)計(jì)以學(xué)生主動(dòng)參