《實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)》精品教案

1、PAGE14第三節(jié)實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析平拋物體的運(yùn)動(dòng)這節(jié)內(nèi)容編排在學(xué)生學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律及曲線運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的合成與分解這兩節(jié)內(nèi)容之后，它既符合學(xué)生由易到難，由簡(jiǎn)到繁的認(rèn)識(shí)規(guī)律，又保持了知識(shí)的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)目標(biāo)：知道判斷運(yùn)動(dòng)軌跡是否是拋物線的方法；2、能力達(dá)標(biāo)：經(jīng)歷不同層次的觀察與分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，綜合分析能力；3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：在上一節(jié)對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)這一節(jié)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，將感性認(rèn)識(shí)和理性思維相結(jié)合，使學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知的欲望?！竞诵乃仞B(yǎng)】1、物理觀念：能描出平拋運(yùn)動(dòng)

2、的軌跡，會(huì)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度；2、科學(xué)思維：經(jīng)歷不同層次的觀察與分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，綜合分析能力；3、科學(xué)探究：通過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體會(huì)物理問(wèn)題的探究思想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，了解設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本方法；體會(huì)并理解在平面上應(yīng)用牛頓定律的方法；4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)及探究、交流與討論等學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：描出平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡；研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)2、教學(xué)難點(diǎn)：描出平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡課前準(zhǔn)備平拋實(shí)驗(yàn)儀；斜槽、木板、圖釘、白紙（可先畫(huà)上坐標(biāo)格或坐標(biāo)紙）支架等；刻度尺等教學(xué)過(guò)程一、引入新課提問(wèn)：你們旅游過(guò)嗎請(qǐng)一位同學(xué)描述某次旅游經(jīng)過(guò)的主要

3、地點(diǎn)。板書(shū)學(xué)生所述地點(diǎn)圖，用粉筆將這些點(diǎn)連起來(lái)，得到旅游路線圖。小結(jié)：兩種軌跡圖對(duì)應(yīng)兩種繪軌跡方法粉筆的完整軌跡和旅游同學(xué)的由一系列點(diǎn)得到的旅游路線（軌跡）圖。平拋運(yùn)動(dòng)在空中一瞬即逝，優(yōu)美的曲線隨即成為歷史，沒(méi)有留下什么具體的可供操作的東西，無(wú)法研究平拋運(yùn)動(dòng)。要詳盡研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，必須先得到其運(yùn)動(dòng)軌跡。提問(wèn)：我們?nèi)绾蔚玫狡綊佄矬w的運(yùn)動(dòng)軌跡可以從上述兩種留跡法得到啟發(fā)嗎請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生分析各個(gè)方案：二、新課教學(xué)展示學(xué)習(xí)目標(biāo)及實(shí)驗(yàn)探究點(diǎn)認(rèn)真閱讀教材并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材和研究方法探究點(diǎn)1、如何獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡探究點(diǎn)2、如何確定軌跡是否為拋物線探究點(diǎn)3

4、、如何根據(jù)已有的軌跡求出平拋的初速度（一）、如何獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡認(rèn)真閱讀教材，深刻理解以下三種參考方案，鼓勵(lì)學(xué)生探索更多方案，選擇最適合自己的方案進(jìn)行研究【方案一】平拋運(yùn)動(dòng)演示儀實(shí)驗(yàn)器材：斜槽、小球、木板、白紙（可先畫(huà)上坐標(biāo)格）、圖釘、鉛垂線、直尺、三角板、鉛筆等。實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)步驟：安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平；調(diào)整木板：用懸掛在槽口的鉛垂線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行且靠近，固定好木板；確定坐標(biāo)軸：把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O，O即為坐標(biāo)原點(diǎn)，再利用鉛垂線在紙上畫(huà)出通過(guò)

5、O點(diǎn)的豎直線，即y軸；確定小球釋放點(diǎn)：選擇一個(gè)小球在斜槽上合適的位置由靜止釋放，使小球運(yùn)動(dòng)軌跡大致經(jīng)過(guò)白紙的右下角；描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，用鉛筆在該位置畫(huà)上一點(diǎn)，用同樣的方法，從同一位置釋放小球，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)。注意事項(xiàng)：1、應(yīng)保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標(biāo)紙的木板豎直，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近坐標(biāo)紙但不接觸；2、小球每次必須從斜槽上同一位置無(wú)初速度滾下，在斜槽上釋放小球的高度應(yīng)適當(dāng)，使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布，從而減小測(cè)量誤差；3、坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)球

6、心在木板上的水平投影點(diǎn)。【方案二】水平噴出的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖，倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開(kāi)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，它顯示了平拋運(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不變，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(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱。【方案三】頻閃照相數(shù)碼相機(jī)大多具有攝像功能，每秒鐘拍攝約15幀照片。可以用它拍

7、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。如果用數(shù)學(xué)課上畫(huà)函數(shù)圖象的方格黑板做背景，就可以根據(jù)照片上小球的位置在方格紙上畫(huà)出小球的軌跡。原實(shí)驗(yàn)的不足之處：1斜面小槽配合豎直白紙法不易確定小球平拋運(yùn)動(dòng)的位置，實(shí)驗(yàn)誤差很大，時(shí)間很長(zhǎng)。2水柱法的軌跡受空氣阻力影響大而且不穩(wěn)定。3這兩種方法都沒(méi)有探究?jī)煞诌\(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。4數(shù)碼攝像機(jī)法成本太高不易推廣。總之，3種方法都無(wú)法快速、準(zhǔn)確地記錄小球平拋運(yùn)動(dòng)的位置，描出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。匯總討論結(jié)果，我們將采用以下方案來(lái)獲得：方案一改進(jìn)版實(shí)驗(yàn)儀器：平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器J2154、學(xué)生電源、白紙、復(fù)寫(xiě)紙實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)步驟：1按照以下步驟準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)裝置1將平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器置

8、于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的拋射端處于水平位置。調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲，觀察重垂線，使面板處于豎直平面內(nèi)，裝置如圖所示。2將白紙襯墊一張復(fù)寫(xiě)紙，緊貼記錄面板用夾子固定在面板上，以斜槽末端為坐標(biāo)原點(diǎn)，根據(jù)重垂線定下y坐標(biāo)軸線，實(shí)驗(yàn)完成后取下白紙?jiān)僮鞒鲎鴺?biāo)軸線3把接球擋板拉到較上方的位置。2鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運(yùn)動(dòng)，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋出。3下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)。4再將接球擋板向下拉一小段，重復(fù)上述操作方法，打出第二個(gè)印跡點(diǎn)，如此繼續(xù)下拉接球擋板，直至最低點(diǎn)，即可得到平拋的鋼球下落時(shí)的一系列跡點(diǎn)一般取5、6個(gè)點(diǎn)。5變更定位板的位置，即

9、可改變鋼球平拋的初速度，按上述實(shí)驗(yàn)操作方法，便可打出另一系列跡點(diǎn)。6取下記錄紙，將各次實(shí)驗(yàn)所記錄的點(diǎn)分別用平滑曲線連接起來(lái)，即可得到做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖線。數(shù)據(jù)處理：白紙左上角即為坐標(biāo)原點(diǎn)O，上邊緣為X軸，左邊緣為Y軸；把各點(diǎn)用平滑曲線連接起來(lái)；量出各點(diǎn)的高度和水平距離，計(jì)算出初速度，最后算出平均值。實(shí)驗(yàn)誤差拋運(yùn)動(dòng)2、如何保證小球每一次都以相同的速度水平拋出3、如何確定小球平拋的初始位置4、小球受空氣阻力應(yīng)對(duì)措施1、應(yīng)保持斜槽末端的切線水平2、小球每次必須從斜槽上同一位置無(wú)初速度滾下，在斜槽上釋放小球的高度應(yīng)適當(dāng)，使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布，從而減小測(cè)量誤

10、差；3、坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)球心在白紙上的水平投影點(diǎn)。4、實(shí)驗(yàn)中選取密度大的小金屬球問(wèn)：改進(jìn)版與原版有什么優(yōu)點(diǎn)答：得出的用來(lái)描軌跡的點(diǎn)的豎直距離按h、3h、5h、7h，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)該是一樣的。yO（二）、如何確定軌跡是否為拋物線yO實(shí)驗(yàn)的理論探究：1、軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)該滿足：y=a22、取一點(diǎn)M的坐標(biāo)代入方程可求出a值3、再在軌跡上任取其它的一些點(diǎn)，量出坐標(biāo)代入方程，求出不同的點(diǎn)是a看看是否一樣，若各組的a值差不多，則說(shuō)明軌跡是一條拋物線。請(qǐng)同學(xué)們完成下面表格，驗(yàn)證a值：12345水平位移豎直位移ya值（a=y/2（三）

11、、如何根據(jù)已有的軌跡求出平拋的初速度實(shí)驗(yàn)的理論探究：1、在軌跡上取一個(gè)點(diǎn)量出它的水平位移和豎直位移y2、由y=gt2/2求出時(shí)間3、由v0=/t求出初速度思考：M應(yīng)該離原點(diǎn)較近還是應(yīng)該較遠(yuǎn)擴(kuò)展探究：若初始位置不知道，能否求出平拋的初速度呢取兩段相等的水平位移，則兩段時(shí)間相同。由y2-y1=gt2可得出時(shí)間t；再由v0=/t求出初速度。例1、如圖1所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，圖2是實(shí)驗(yàn)后白紙上的軌跡圖。圖1圖2（1）說(shuō)明圖中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。（2）說(shuō)明判斷槽口的切線是否水平的方法。（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，進(jìn)行這一步驟時(shí)應(yīng)注意什么提示：回顧該實(shí)驗(yàn)的

12、操作步驟及注意事項(xiàng)，對(duì)照分析即得。解析：（1）利用拴在槽口處的重錘線畫(huà)出y軸，軸與y軸垂直。（2）將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾動(dòng)，也不向外滾動(dòng)，說(shuō)明槽口的末端是水平的。（3）應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。小結(jié)：正確畫(huà)出坐標(biāo)軸是研究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的必要準(zhǔn)備，關(guān)鍵在于利用重垂線畫(huà)出y軸和確定坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。例2在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重錘線y的方向，但忘記了平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如圖所示。現(xiàn)在曲線上取A、B兩點(diǎn)，量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA=1，BB=2，以及AB的豎直距離h，用這些可以求出求得小球平拋時(shí)的初速度為多大？提示：根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，列方程求解。解析：設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，