人教版 (新课标)必修23.实验：研究平抛运动…优秀导学案

5.3 《实验：研究平抛运动》导学案

【学习目标】

1、知道常见的几种获取平抛运动轨迹的方法；

2、掌握判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法；

3、会根据平抛运动的轨迹计算平抛物体的初速度；

【重点难点】

由实验理论分析探究平抛运动轨迹、初速度。

【学法指导】

通读教材，理解与之相关的基础知识，用红笔画出不懂的地方，完成学案和课后习题

【知识链接】

1、平抛运动的定义：                                  ；

2、条件：                                            ；

3、特点：                                            ；

【学习过程】

一、常见的几种获取平抛运动轨迹的方法：学生自主学习课本14页参考案例

①

②

③

二、实验原理

平抛运动可以看作是两个分运动的和运动；一个水平方向的____________         ，其速度等于平抛物体运动的________；另一个是竖直方向的___________            ，通过实验确定作平抛运动的小球运动时的若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标，利用公式_________    和__________     就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的速度v0=__________     .

三、实验器材：斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等.

四、实验步骤

描绘平抛运动的轨迹，建立水平、竖直的直角坐标系，通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系，获得各分运动的确切情况。

实验步骤：

1.安装斜槽轨道，使其末端保持水平；

检查斜槽末端部分是否水平的方法                                                   。

2.固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向；

检验坐标纸是否竖直的方法：                                                        。

3.建立直角坐标系xoy：以小球做平抛运动的起点0为坐标原点，从坐标原点0画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。

确定坐标原点O的方法是：                                                            

4．让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下，由0点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地估计小球在某一x值处(如x=1 cm或2 cm等)的y值，然后用铅笔尖指着这个位置，让小球从原释放处开始滚下，看是否与铅笔尖相碰，如此重复数次，较准确地确定小球通过的这个位置，并在坐标纸上记下这一点。[来源:学科网ZXXK]

5．依次改变x值，用与(4)同样的方法确定小球通过其他各点的位置。

6．取下坐标纸，用刻度尺过0点画出y轴和z轴[当第(3)步未进行时]，将(4)(5)中所描出的各点用平滑曲线连接起来，这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线平滑，不允许出现凹陷处)。

五、实验过程注意事项：

（1）固定斜槽时，必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平，以使小球离开斜槽后做平抛运动。

 (2)木板必须处在竖直面内，与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，使小球的运动靠近图纸但不接触。

 (3)在斜槽上设定位卡板，使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下，以保证重复实验时，小球做平抛运动的初速度相等。

 (4)应在斜槽上适当的高度处释放小球，使小球能以适当的水平速度抛出，其运动轨迹由图板左上角到右下角。这样可以充分利用坐标纸，减小测量误差。

（5）由平抛运动方程求小球平抛的初速度时，应在平抛轨迹上选取离坐标原点0较远的点的坐标数据来进行计算，这样既便于测量又减小了误差。

六、数据处理

思考：

1，思考如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线；

2、如何计算平抛物体的初速度？

七、误差分析

(1)安装斜槽时，其末端切线不水平，造成小球并非做平抛运动，测量的数据不准确。

(2)建立直角坐标系时，误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实际上应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点)。[来源:Z+xx+k.Com]

(3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同，使得平抛初速度不相同。

【训练测试】

1、一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中，只画出了如图9所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C，量得 = 0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1 = 0.1m，h2 = 0.2m，利用这些数据，可求得：

（1）物体抛出时的初速度为         m/s；

（2）物体经过B时竖直分速度为        m/s；

（3）抛出点在A点上方高度为          m处。

2、某同学做平抛运动实验时，在白纸上只画出了表示竖直向下方向的 Y轴和平抛物体运动轨迹的后一部分，而且漏标了抛出点的位置， 如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度，请你给他出出主意：

（1） 简要说明据此图测定该物初速度的方法________.

（2） 需要增加的测量工具有_____________________.

（3） 用测量出的物理量表示测量的结果：v0=______________

3、如图所示，为一平抛物体运动的闪光照片示意图，照片与实际大小相比缩小10倍.对照片中小球位置进行测量得：1与4闪光点竖直距离为1.5 cm，4与7闪光点竖直距离为     2.5 cm，各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则[来源:Zxxk.Com]

(1)小球抛出时的速度大小为多少?

(2)验证小球抛出点是否在闪光点1处，若不在，则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计，g＝10 m/s2)

4、如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，g=10m/s2，那么：

⑴闪光频率为      Hz；

⑵小球运动的初速度的大小是       m/s；

⑶小球经过B点时的速度大小为      m/s。

5、下图是小球平抛运动轨迹中的三点,测得A、B间和B、C间的水平距离分别为x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B间和B、C间的竖直距离分别为y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,则小球平抛的初速度为　   　　米/秒;小球经过B点时的竖直分速度为　米/秒.

6、某学生在做“研究平抛物体运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图1—7所示，求出物体做平抛运动的初速度为______________________ 。

(g取10 m／s2)．

【参考答案】

1、答：  2        1.5    (2分)     0.0125         

2、答：（l） 画出三条两两之间等距离 （△x）的与 Y轴平行的竖线，分别与轨迹曲线交于A、B、C三点，过这三点各作一条垂直于Y轴的线.测量A、B之间的竖直距离y1和A、C之闻的竖直距离y2,根据以上数据可算出初速.

（2） 刻度尺　　

(3)　　

3、解： (1)设1~4之间时间为T，

竖直方向有：(2.5-1.5)×10-2×10 m＝gT2

所以T = 0.1 s    

水平方向:0.5×10-2×3×10 m＝v0T

所以v0=1.5 m/s  

(2)设物体在1点的竖直分速度为v1y[来源:学科网ZXXK]

1~4竖直方向：1.5×10-2×10 m=v1yT+gT2

解得v1y=1 m/s

因v1y≠0，所以1点不是抛出点 

设抛出点为O点，距1水平位移为x m，竖直位移为y m，有:

水平方向 x=v0t

竖直方向：

解得t= 0.1 s     

x=0.15 m=15 cm      

y=0.05 m=5 cm 

即抛出点距1点水平位移为15 cm，竖直位移为5 cm.

4、答：物体竖直方向做自由落体运动，无论A是不是抛出点，均成立(式中为相邻两闪光点竖直距离之差，T为相邻两闪光点的时间间隔)．水平方向有(即相邻两点的水平间隔)．

由和可得，代人数值得。

，故闪光频率．

在B点时的竖直分速度，过B点时水平分速度，故

5、答案：1.5;  2.0 、

6、答案：2.0m/s[来源:学#科#网]

【学习反思】

如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？如何计算平抛物体的初速度？