2013高中物理54《實驗研究平拋運動》同步教案新人教版必修2

5.4實驗：研究平拋運動★教課目的知道平拋運動能夠分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。設(shè)計實驗來考證這個結(jié)論，增強感官印象，加深對平拋運動特色的理解。能夠設(shè)計實驗獲取物體做平拋運動的軌跡，能夠?qū)ζ綊佭\動軌跡進行研究獲取結(jié)論。能夠經(jīng)過對平拋運動軌跡的研究計算平拋運動物體的初速度。★教課要點如何設(shè)計實驗。如何辦理實驗數(shù)據(jù)。經(jīng)過實驗辦理結(jié)果加深對平拋運動的理解★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)識到平拋運動能夠分解水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。本節(jié)課我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)就是經(jīng)過設(shè)計實驗來考證我們經(jīng)過理論剖析獲取的結(jié)論能否正確。一、水平方向的運動規(guī)律師：第一我們先來研究平拋運動水平方向的運動規(guī)律。理論剖析知平拋運動水平方向的運動規(guī)律是勻速直線運動。那么請同學(xué)們設(shè)計一個實驗方案來考證這個結(jié)論。學(xué)生思慮議論，5分鐘后，請各組派一個代表講話。大家共同議論。師：綜合大家的思想，為了考證這個結(jié)論，實驗設(shè)計的方向是能夠察看到初速度為v0的平拋運動水平方向的運動與速度為v0的水平方向的勻速直線運動運動狀況相同。為此我們?nèi)蓚€物體，一個物體A以某一v0速度在水平方向做勻速直線運動，另一個物體B以相同速度v0為初速度做平拋運動，依據(jù)理論，結(jié)果應(yīng)當(dāng)是AB兩物體水平方向的相對地點不變，假如兩物體出發(fā)點的水平坐標(biāo)相同，則在運動過程中AB兩物體一直處于同一豎直方向，即水平地點一直相同。師：依據(jù)這個思想，我這里有個實驗事例供大家參照。兩個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，兩球同時開始運動，認(rèn)真領(lǐng)會這個實驗的設(shè)計原理，大家都來談?wù)勥@個實驗察看到的實驗結(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)生做實驗，考證學(xué)生的猜想。無條件的率領(lǐng)學(xué)生觀看視頻動畫。（平拋與勻速直線運動的比較）【實驗表示】:平拋運動水平方向的運動規(guī)律是勻速直線運動。二、豎直方向的運動規(guī)律師：接著我們研究平拋運動豎直方向的運動規(guī)律。理論剖析知平拋運動豎直方向的運動規(guī)律是自由落體運動。兩樣請同學(xué)們設(shè)計一個實驗方案來考證這個結(jié)論。學(xué)生思慮議論，5分鐘后，請各組派一個代表講話。大家共同議論。師：綜合大家的思想，為了考證這個結(jié)論，實驗設(shè)計的方向是能夠察看到從某高度H做平拋運動的物體豎直方向的運動隨從同一高度H自由著落的物體的運動狀況相同。為此我們?nèi)蓚€物體，主要就是取兩個物體，一個物體A從某一高度H做自由落體運動，另一個物體B以某一速度v0從同一高度H做平拋運動，假如它們同時出發(fā)，依據(jù)理論，結(jié)果應(yīng)當(dāng)它們豎直方向運動狀況相同，AB兩物體豎直方向的相對地點不變，運動過程中AB兩物體一直處于同一水平方向，即豎直地點一直相同。師：依據(jù)這個思想，我這里有個實驗事例供大家參照。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B球被松開，自由著落。A、B兩球同時開始運動。認(rèn)真領(lǐng)會這個實驗的設(shè)計原理，大家都來談?wù)勥@個實驗察看到的實驗結(jié)果應(yīng)當(dāng)又是什么？生：察看到的結(jié)果應(yīng)當(dāng)是兩球同時落體，因為關(guān)于“同時”用眼睛不簡單確立，但我們能夠聽聲音，假如是一個聲音，說明同時落地。有條件的率領(lǐng)學(xué)生做實驗，考證學(xué)生的猜想。無條件率領(lǐng)學(xué)生看視頻文件：平拋豎起方向運動；觀看動畫：平拋與自由落體綜合觀看動畫：平拋物體的運動【實驗表示】:平拋運動豎直方向的運動自由落體運動。三、經(jīng)過實驗獲取平拋運動軌跡師：方才的演示實驗中，我們進行的都是定性的察看，假如要定量地對平拋運動進行研究，我們第一一定想法描述物體做平拋運動的軌跡。師：為了獲取平拋運動的軌跡，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動水平噴出的細(xì)水柱如圖，倒置的飲料瓶內(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，它顯示了平拋運動的軌跡。想法把它描在背后的紙上就能進行剖析辦理了。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，使其不隨瓶內(nèi)水面的降落而減小。這是因為該管上端與空氣相通，A處水的壓強一直等于大氣壓，不受瓶內(nèi)水面高低的影響。所以，在水面降到A處從前的很長一段時間內(nèi)，都能夠獲取穩(wěn)固的細(xì)水柱。方法2:用數(shù)碼照相機或數(shù)碼攝像機記錄平拋運動的軌跡數(shù)碼相機大多擁有攝像功能，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動的幾張連續(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)照片上小球的地點在方格紙上畫出小球的軌跡。方法3:斜面、小槽、小球等實驗儀器(實驗室最常用的一種方法)實驗圖以下：1、將平拋運動實驗器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的拋射端處于水平地點。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)原點的地點在平拋物體(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。4、將定位板定在某一地點固定好。鋼球緊靠定位板開釋，球沿軌道向下運動，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，同時在面板上留下一個印跡點。6、再將接球擋板向下拉一格，重復(fù)上述操作方法，打出第二個印跡點，這樣持續(xù)下拉接球擋板，直至最低點，即可獲取平拋的鋼球著落時的一系列跡點。7、更改定位板的地點，即可改變鋼球平拋的初速度，按上述實驗操作方法，即可打出另一系列跡點。8、取下記錄紙，將各次實驗所記錄的點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動的軌跡圖線。以下圖。實驗注意事項：（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，使小球飛出時的速度是水平方向。可將小球放于此處調(diào)理到小球不會左右轉(zhuǎn)動即可。（３）貼坐標(biāo)紙時，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)原點是斜槽尾端處小球球心的地點。（５）每次從同一高度無初速開釋小球。（６）選用軌跡上離原點較遠(yuǎn)的點來丈量x,y的值可減小偏差。描點時，應(yīng)使視野與所描的點齊平。觀看實驗動畫：研究平拋運動實驗3改良版在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確擋板定小球在不一樣時刻所經(jīng)過的地點，實驗時用右圖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，小球再從斜槽上緊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？生：得出的用來描軌跡的點的水平距離相等，依據(jù)平拋運動的特色，相鄰兩點間的時間間隔應(yīng)當(dāng)是相同的。四、對平拋運動軌跡的研究師：經(jīng)過實驗我們手頭上已經(jīng)有了好幾條平拋運動的軌跡了，依據(jù)平拋運動的軌跡我們能得出平拋運動水平方向勻速，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動，則任一時刻物體的坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)為（v0t，1gt2），2而且獲取平拋運動的軌跡方程yg2x2，關(guān)于一個確立的平拋運動，g2是一個常量，2v02v0所以平拋運動物體任一時刻的地點坐標(biāo)x、y應(yīng)當(dāng)知足ya(常量)。我們在獲取的平x2拋運動軌跡上任選幾個點，丈量出坐標(biāo)，看y與x2的比值是不是一個常量。假如是，說明物體做的是平拋運動。五、計算平拋運動的初速度師：依據(jù)平拋運動的軌跡如何求解平拋運動的初速度呢？生：依據(jù)公式y(tǒng)g2gx22x有v02v02y例1、平拋物體的運動規(guī)律能夠歸納為兩點：一是水平方向上做勻速直線運動；二是豎直方向上做自由落體運動。為了研究平拋物體的運動，可做這樣的實驗：以下圖，用小錘打擊彈性金屬片，A球水平飛出，同時B球被松開，做自由落體運動。兩球同時落到地面。則這個實驗（）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．能同時說明上述兩條規(guī)律。【分析】：該題考察對平拋運動及其分運動的理解，同時考察研究問題的思想能力。

實驗中A球做平拋運動，

B球做自由落體運動，兩球同時落地說明

A球平拋運動的豎直分運動和B球相同，而不說明

A球的水均分運動是勻速直線運動，所以

B項正確。

A、C、D三項都不對。故此題選擇B。例2、在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長為L1.25cm，若小球在平拋運動途中的幾個地點如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為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四點的相對地點，發(fā)現(xiàn)相鄰的兩點間的水平距離均為2L，這里就隱含著“物體在相鄰的兩點間運動時間相等”的條件，設(shè)這相等時間為T0，因為豎直方向是加快度為g的勻加快運動，由SaT2可得LgT02，再由水平方向是勻速運動得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平拋小球的照片，照相機每隔相等時間曝光一次，攝影時，不可以保持底片的上面沿是水平，請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；（2）用測得的物理量和相關(guān)常量，寫出計算該小球初速度v0的表達(dá)式v0=.【分析】：把首末兩點相連而且三等份，各等份點與對應(yīng)次序的照片上的點相連，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