實驗：探究平拋運動的特點

實驗：探究平拋運動的特點教材分析拋體運動是運動與合成與分解方法的實例運用，是物理教學從直線運動轉(zhuǎn)向曲線運動的轉(zhuǎn)折點；學生生活中有豐富的拋體運動的經(jīng)驗，該內(nèi)容是引導(dǎo)學生從生活走向物理的良好素材。學情分析學生已經(jīng)具備牛頓力學、勻變速直線運動、矢量等相關(guān)的知識基礎(chǔ)。學生思維的獨立性、深刻性和靈活性得到進一步發(fā)展，但抽象思維、邏輯思維不夠嚴謹。己經(jīng)具備初步的實驗設(shè)計能力、較好的實驗操作能力、觀察能力及分析能力。設(shè)計思想本節(jié)課的教學力求貫徹新課程體驗，采用探究式教學，引導(dǎo)學生通過實驗探究形成對拋體運動的認識；讓學生在獲得知識的同時，體驗科學探究過程，了解科學研究方法，發(fā)展探索自然的興趣與熱情，培養(yǎng)實驗探究能力和交流協(xié)作能力。學習目標1.物理觀念：合運動與分運動等效替代的觀念。2.科學思維：通過邏輯推理師生共同總結(jié)平拋運動的規(guī)律（科學推理）；對平拋運動可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兩個分運動進行實驗探究（科學論證）。3.科學探究：先提出問題，通過交流、討論形成假設(shè)。即將做平拋運動的物體分別與做勻速直線運動和做自由落體運動的物體相對比。實驗過程收集證據(jù)，進行交流合作。學生陳述觀點、提出問題、解釋或共同討論解疑。五、教學重難點【教學重點】平拋運動實驗的設(shè)計、裝置、操作及數(shù)據(jù)處理?！窘虒W難點】1．平拋運動的條件及相應(yīng)控制方法；2．用實驗獲得平拋運動軌跡的方法。六、教學過程［新課導(dǎo)入］通過電影片段激發(fā)學生對平拋運動的興趣和思考，然后復(fù)習平拋運動的理論知識，本節(jié)課我們通過實驗來進一步探究平拋運動的特點，分析平拋運動的軌跡，計算平拋運動的初速度等。［新課教學］一、為記錄平拋運動軌跡，實驗室中較常用的方法：介紹參考方案一頻閃照相法1.根據(jù)圖片猜想，小球在水平方向和豎直方向的分運動有和特點？2.如何建立坐標系？3.需要記錄那些數(shù)據(jù)？怎樣用實驗數(shù)據(jù)檢驗?zāi)愕牟孪?？結(jié)論：水平方向是勻速直線運動，豎直方向是自由落體運動。通過兩個對比實驗視頻進一步驗證這一結(jié)論。學生實驗，描跡法研究平拋運動在這個實驗中，我們首先設(shè)法描繪某物體做平拋運動的軌跡，然后通過這個軌跡研究平拋運動的特點。現(xiàn)在假定已經(jīng)用某種方法得到了一個物體做平拋運動的軌跡，我們看一看可以進行哪些研究。1、判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線在x軸上作出等距離的幾個點A1、A2、A3……把線段OA1的長度記為l，那么OA2＝2l、OA3＝3l……由A1、A2、A3……向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點記為M1、M2、M3……如果軌跡的確是一條拋物線，M1、M2、M3……各點的y坐標與x坐標間的關(guān)系應(yīng)該具有y＝ax2的形式（a是一個待定的常量）。用刻度尺測量某點的x、y坐標，代入y＝ax2中求出常量a，于是知道了代表這個軌跡的一個可能的關(guān)系式。OM1M2M3OM1M2M3M4xy9hA1A2A3A4h4h假定由A1、A2、A3……向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點對應(yīng)的縱坐標分別為h、4h、9h……，則軌跡上的點滿足二次函數(shù)y＝ax2，則說明軌跡的形狀是拋物線。2、計算平拋物體的初速度本實驗的要求不高，可以不考慮空氣阻力的作用。這樣，拋體在豎直方向只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于g，它的y坐標的變化符合勻加速運動的規(guī)律：根據(jù)曲線上某點的縱坐標可以計算出時間t。為了得到拋體的初速度，還需要測量什么量？進行怎樣的計算？做平拋運動的物體在水平方向做勻速運動，若曲線上該點的橫坐標為x，則有：x＝v0t聯(lián)立解得：3、實驗操作1．利用實驗室的斜面小槽等器材裝配如圖所示的裝置。鋼球從斜槽上滾下，沖過水平槽飛出后做平拋運動。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動的軌跡就是一定的?！緦嶒炂鞑摹科綊佭\動實驗器、小球、白紙、磁條、鉛垂線、三角板、鉛筆及刻度尺?！緦嶒灢襟E】xy①將平拋運動實驗器放在實驗桌上，實驗前要檢查鐵板是否是豎直方向，使槽末端O點的切線水平xy②用磁條把白紙固定在豎直的木板上，固定時要用重垂線檢查白紙上的豎線是否豎直。③選定斜槽末端所在的點為坐標原點O，從坐標原點O畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸。④使小球由斜槽的某一固定位置自由滾下，并由O點開始做平拋運動。然后使小球從開始時的位置滾下，復(fù)印紙會自動記錄小球的落點。⑤依次改變y的值，用同樣的方法確定其他各點的位置。⑥取下坐標紙，根據(jù)記下的一系列位置，用平滑的曲線畫出小球做平拋運動的軌跡。⑦在軌跡上選取幾個不同的點，測出它們的橫坐標x和縱坐標y，根據(jù)重力加速度g的數(shù)值，利用公式算出小球做平拋運動的初速度，最后算出V0的平均值。【記錄及數(shù)據(jù)處理】g＝______9.8_______m/s2。選點編號xyv012345【注意事項】①固定斜槽時，要保證斜槽末端切線呈水平，使小球能穩(wěn)定地停在槽口附近；②小球每次要從槽中同一位置由靜止狀態(tài)開始滾下，可利用擋球板固定在適當位置。釋放的位置應(yīng)能使小球從坐標紙的左上方進入，從右下方出去，充分利用坐標紙；③教材中坐標原點選在槽口位置，實際上坐標原點應(yīng)為槽口末端上方球圓心處；④計算小球的初速度時，應(yīng)選距拋出點稍遠一些的點為宜，以便于測量和計算。⑤描軌跡時，應(yīng)使平滑的曲線過多數(shù)點，且使不能在曲線上的點盡可能對稱分布在曲線兩側(cè)。七、板書設(shè)計實驗：研究平拋運動一、判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線二、計算平拋物體的初速度x＝v0t解得：八、教學反思此課是實驗課，所以在在培養(yǎng)學生能力方面做了很詳細的設(shè)計與安排，既有實驗方案設(shè)計，又有實際動手操