高中物理_《實(shí)驗(yàn)_研究平拋運(yùn)動(dòng)》學(xué)案_新人教版必修2

1、高中物理必修二實(shí)驗(yàn):研究平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案1、實(shí)驗(yàn)原理:描點(diǎn)法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,利用實(shí)驗(yàn)器材描出物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡上的幾個(gè)點(diǎn),把這些點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái),就是平拋物體的軌跡了;然后利用平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律既可求出平拋的初速度。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、實(shí)驗(yàn)器材:附帶金屬小球的斜槽,木板及豎直固定支架, 白紙,圖釘,刻度尺,三角板,重錘,鉛筆等4、實(shí)驗(yàn)步驟:安裝調(diào)整斜槽調(diào)整木板確定坐標(biāo)原點(diǎn)描繪運(yùn)動(dòng)軌跡三、提出疑惑課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)規(guī)律 2、熟練的利用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡3、應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度學(xué)習(xí)的重點(diǎn)難點(diǎn):描繪軌跡求出平拋初速度。二、學(xué)習(xí)過(guò)

2、程探究一、描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡利用實(shí)驗(yàn)室的斜面小槽等器材裝配圖所示的裝置。鋼球從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。設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過(guò)的位置。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置,連起來(lái)就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。實(shí)驗(yàn)步驟如下:安裝調(diào)整斜槽,使斜槽末端處于水平。為什么斜槽的末端必修水平?怎樣判定?調(diào)整木板用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行。為什么木板必修與小球下落的豎直面平行?若不平行會(huì)帶來(lái)什么誤差?確定坐標(biāo)原點(diǎn)。斜槽的末端是平拋的坐標(biāo)原點(diǎn)嗎?為什么?應(yīng)該怎樣確定?描繪運(yùn)動(dòng)軌跡用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上,不

3、斷調(diào)整筆尖的位置,使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖,然后就用鉛筆在該處白紙上點(diǎn)上一個(gè)黑點(diǎn),這就記下了小球球心所對(duì)應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開(kāi)始滾下的位置都相同,用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙,用平滑的曲線把這些位置連接起來(lái)即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。探究二、平拋運(yùn)動(dòng)物體在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上找到每隔相等時(shí)間物體所到達(dá)的位置;測(cè)量?jī)上噜徫恢瞄g的水平位移,分析這些位移的特點(diǎn)。1、怎樣才能找到軌跡上每隔相等時(shí)間平拋物體所到達(dá)的位置呢?2、把你設(shè)想的方法與你周?chē)耐瑢W(xué)交流。3、選擇最科學(xué)的方法,利用描繪的軌跡進(jìn)行分析論證。4、得出結(jié)論:探究三、求平拋物體的初速度

4、在軌跡上任取一點(diǎn),測(cè)出拋出點(diǎn)到該點(diǎn)的豎直高度,根據(jù)h =12gt 2 求出時(shí)間;然后測(cè)出該點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水平位移,根據(jù)X=Vt 求出平拋的水平速度V三、反思總結(jié)1、描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程方法2、利用描繪的軌跡求平拋的初速度四、當(dāng)堂檢測(cè)1 在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下:A .讓小球多次從 位置上滾下,記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。B .按圖安裝好器材,注意 ,記下平拋初位置O 點(diǎn)和過(guò)O 點(diǎn)的豎直線。C .取下白紙,以O(shè) 為原點(diǎn),以豎直線為y 軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線畫(huà)平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡。 完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上。上述實(shí)驗(yàn)步驟

5、的合理順序是 。2 如圖所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖,圖是實(shí)驗(yàn)后白紙上 的軌跡圖。 說(shuō)明圖中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。 說(shuō)明判斷槽口的切線是否水平的方法。 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?1.安裝斜槽時(shí),應(yīng)檢查斜槽末端的水平槽部分是否水平,檢查方法是小球平衡法.2.固定坐標(biāo)紙時(shí)應(yīng)用重錘檢查坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直,坐標(biāo)原點(diǎn)位置是否正確.3.要注意保持小球每次都是從同一止高度由靜止開(kāi)始滾下.4.計(jì)算初速度時(shí),應(yīng)選距拋出點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)為宜.以便于測(cè)量,減小誤差.3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

6、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?，F(xiàn)在曲線上取A 、B 兩點(diǎn),量出它們到y(tǒng) 軸的距離,AA =x 1,BB =x 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?4 在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長(zhǎng)L =1.25cm ,若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中a 、b 、c 、A A B B y h x 2 x 1 a bc課后練習(xí)與提高1、一個(gè)同學(xué)在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,只畫(huà)出了如圖1所示的一部分曲線,于是他在曲線上取水平距離s 相等的三點(diǎn)A 、B 、C ,量得s = 0.2m 。又量出它們之間的豎直距離分別為h

7、 1 = 0.1m ,h 2 = 0.2m ,利用這些數(shù)據(jù),可求得:(1物體拋出時(shí)的初速度為 m/s ;(2物體經(jīng)過(guò)B 時(shí)豎直分速度為 m/s ;(3拋出點(diǎn)在A 點(diǎn)上方高度為 m 處。 2、 某同學(xué)做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí),在白紙上只畫(huà)出了表示豎直向下方向的 Y 軸和平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡的后一部分,而且漏標(biāo)了拋出點(diǎn)的位置, 如圖所示.這位同學(xué)希望據(jù)此圖能測(cè)出物體的初速度,請(qǐng)你給他出出主意:(1 簡(jiǎn)要說(shuō)明據(jù)此圖測(cè)定該物初速度的方法_. (2 需要增加的測(cè)量工具有_.(3 用測(cè)量出的物理量表示測(cè)量的結(jié)果:v 0=_3、如圖所示,為一平拋物體運(yùn)動(dòng)的閃光照片示意圖,照片與實(shí)際大小相比 縮小10倍.對(duì)照片中小球位置

8、進(jìn)行測(cè)量得:1與4閃光點(diǎn)豎直距離為1.5 cm ,4與7閃光點(diǎn)豎直距離為 2.5 cm ,各閃光點(diǎn)之間水平距離均為0.5 cm.則(1小球拋出時(shí)的速度大小為多少?(2驗(yàn)證小球拋出點(diǎn)是否在閃光點(diǎn)1處,若不在,則拋出點(diǎn)距閃光點(diǎn)1的實(shí)際水平距離和豎直距離分別為多少?(空氣阻力不計(jì),g =10m/s 2 4、如圖所示為一小球作平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分,圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5cm ,g=10m/s 2,那么:閃光頻率為 Hz ;小球運(yùn)動(dòng)的初速度的大小是 m/s ;小球經(jīng)過(guò)B 點(diǎn)時(shí)的速度大小為 m/s 。 5、下圖是小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡中的三點(diǎn),測(cè)得A 、B 間和B 、C 間的水平距離分別圖1 為x 1和

9、x 2,且x 1=x 2=15厘米,A 、B 間和B 、C 間的豎直距離分別為y 1=15厘米, y 2=25厘米,若g 取10米/秒2,則小球平拋的初速度為 米/秒;小球經(jīng)過(guò)B 點(diǎn)時(shí)的豎直分速度為 米/秒.6、某學(xué)生在做“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,忘記記下小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置O ,A 為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置,根據(jù)圖17所示,求出物體做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_(kāi) 。(g 取10 m /s 2. 作業(yè):完成課后練習(xí)與提高,6選作堂檢測(cè)參考答案1、解析 同一位置。B 注意斜槽末端切線水平。 上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是B 、A 、C 。2、解析 利用拴在槽口處的重錘線畫(huà)出y 軸,x 軸與y 軸垂直

10、。 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。 應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。3、解析 設(shè)小球到達(dá)A 點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t 1,豎直方向的位移為y 1;到達(dá)B 點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t 2,豎直方向的位移為y 2。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有 其中y 2-y 1=h ,所以 。 由水平方向上ab =bc =cd 可知,相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔相等,設(shè)為T(mén) ,豎直方向相鄰兩點(diǎn)間距之差相等,s =L ,則由 s =aT 2,即得 T =s a =L g。 時(shí)間T 內(nèi),水平方向位移為s =2L ,所以v 0=s T =2Lg m/s =0.70m/s 。 課后練習(xí)與提

11、高參考答案1、答: 2 (2分 1.5 (2分 0.0125 ( 3分2、答:ll.(共12分 (l 畫(huà)出三條兩兩之間等距離 (x 的與 Y 軸平行的豎線,分別與軌跡曲線交于A 、B 、C 三點(diǎn),過(guò)這三點(diǎn)各作一條垂直于Y 軸的線.測(cè)量A 、B 之間的豎直距離y 1和A 、C 之聞的豎直距離y 2,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出初速. (4 分(2 刻度尺 (2分 (3 122y y g x - (6分 3、解:(13分 (1設(shè)14之間時(shí)間為T(mén) ,豎直方向有:(2.5-1.5×10-2×10 m =gT 2所以T = 0.1 s (3分水平方向:0.5×10-2×3&

12、#215;10 m =v 0T所以v 0=1.5 m/s (3分(2設(shè)物體在1點(diǎn)的豎直分速度為v 1y14豎直方向:1.5×10-2×10 m=v 1y T +21gT 2 解得v 1y =1 m/s因v 1y 0,所以1點(diǎn)不是拋出點(diǎn) (2分設(shè)拋出點(diǎn)為O 點(diǎn),距1水平位移為x m ,豎直位移為y m ,有:水平方向 x =v 0t 豎直方向:=gt v gt y y 1221 解得t = 0.1 s (1分x =0.15 m=15 cm (2分y =0.05 m=5 cm (2分即拋出點(diǎn)距1點(diǎn)水平位移為15 cm ,豎直位移為5 cm.4、答:物體豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),無(wú)

13、論A 是不是拋出點(diǎn),2aT s =均成立(式中s為相鄰兩閃光點(diǎn)豎直距離之差，T 為相鄰兩閃光點(diǎn)的時(shí)間間隔水平方向有 s / = v0T ( s / 即相 鄰兩點(diǎn)的水平間隔 由 v0 = s / 和T = T Ds 可得 v0 = 2 gL ，代人數(shù)值得 v0 = 1.4m / s 。 a T= Ds = a 1 L 1 = s ，故閃光頻率 f = = 16 Hz T g 16 ' 在 B 點(diǎn)時(shí)的豎直分速度 v B = A、C豎直間隔 7 L = = 2.8m / s ，過(guò) B 點(diǎn)時(shí)水平分速度 2T 2T vB " = v0 ，故 v B = v'B2 + v&quo

14、t; 2 = 3.1m / s B 5、答案：1.5; 2.0 、 6、答案：2.0m/s 公式 y=1/2gt 求出小球的飛行時(shí)間 t，再利用公式 x=v0t 求出小球的水平分速度，即為小球做 平拋運(yùn)動(dòng)的初速度 v0. 三、實(shí)驗(yàn)器材 斜槽、小球、木板、重垂線（鉛垂線） 、坐標(biāo)紙、圖釘、刻 度尺、鉛筆（或卡孔） 四、參考實(shí)驗(yàn)步驟 1、安裝調(diào)整弧槽，使其末端保持水平。 固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直 部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就 表明斜槽平直部分的末端處已水平. 2、調(diào)整木 板：用懸掛在槽口上的重錘線把木板調(diào)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎 直

15、面平行， 然后把重錘線方向記錄到釘在木板的坐標(biāo)紙上， 固定木板， 使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中， 木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變.（注意：小球在運(yùn)動(dòng)中不能與坐標(biāo)紙接觸） 3、確定坐標(biāo)原點(diǎn) O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在板上的水平投影點(diǎn) O， O 點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn). 4、描繪運(yùn)動(dòng)軌跡： 2 -6- 在木板的 平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調(diào)整卡片位置，要使從槽上 滾下的小球正好穿過(guò)卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片缺口上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn)，這就 在白紙上記下了小球穿過(guò)孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置， 取下坐標(biāo)紙用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái) 便得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡. 5、判斷軌跡

16、是不是拋物線 6、計(jì)算初速度： 以 O 點(diǎn)為原點(diǎn)畫(huà)出豎直向下的 y 軸和水平向右的 x 軸， 并在曲線上選取 ABCDEF 六個(gè)不同的點(diǎn)， 用刻度 尺測(cè)出它們的坐標(biāo) x 和 y，用公式 x=v0t 和 y=1/2gt 計(jì)算出小球的初速度v0，最后求出 v0 的平均值. 實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng) 1.安裝斜槽時(shí)，應(yīng)檢查斜槽末端的水平槽部分是否水平，檢查方法是小球平衡法. 2.固定坐標(biāo)紙時(shí)應(yīng)用重錘檢查坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直，坐標(biāo)原點(diǎn)位置是否正確. 3.要注意保持小球每次都是從同一止高度由靜止開(kāi)始滾下. 4.計(jì)算初速度時(shí)，應(yīng)選距拋出點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)為宜.以便于測(cè)量，減小誤差. 【范例精析】 例 1 如圖所示，是

17、同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)物體的閃光 照片，由此照片，你能得出什么結(jié)論? 解析 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(shuō)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)。 【精選習(xí)題】 1研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)，在安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做 的目的是（ ） A保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小 C保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等 B保證小球飛

18、出時(shí)，初速度水平 D保證小球運(yùn)動(dòng)的軌道是一條拋物線 2 2.在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法畫(huà)小球做平拋運(yùn) 動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前 面的字母填在橫線上_。 A通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B每次釋放小球的位置可以不同 -7- C 每次必須由靜止釋放小球 連成折線 D將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn) 3關(guān)于平拋物體的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是 ( A物體只受重力的作用，是 ag 的勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B初速度越大，物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí) 間越長(zhǎng) C 物體落地時(shí)的水平位移與初速度無(wú)關(guān) 高度無(wú)關(guān) 4從同一高度以不同的速度水平拋出的兩個(gè)物體落到地面的時(shí)間 ( A速度大的時(shí)間長(zhǎng) 量大小決定 3物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，描述物體在豎直方向的分速度 vy(取向下為正隨時(shí)間變化的圖線是 ( B速度小的時(shí)間長(zhǎng) D由質(zhì) D物體落地時(shí)的水平位移與拋出點(diǎn)的 C落地時(shí)間定相同 5試根據(jù) 平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)“測(cè)量彈射器彈丸出射初速度”的實(shí)驗(yàn)方案，提供的實(shí)驗(yàn)器材為 彈射器(含彈丸，見(jiàn)圖、鐵架臺(tái)(帶有夾具、米尺。 (1 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)示意圖；