新人教版實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)學(xué)案

實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【素養(yǎng)目標(biāo)】1.知道平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是初速度水平，只有豎直方向受重力作用.2.知道平拋運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線，會(huì)在實(shí)驗(yàn)中描繪其軌跡.3.會(huì)通過描繪的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算物體的初速度．必備知識(shí)·自主落實(shí)一、實(shí)驗(yàn)思路由于物體是沿著水平方向拋出的，在運(yùn)動(dòng)過程中只受到豎直向下的重力作用，因此我們可以嘗試將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的分運(yùn)動(dòng)和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)．二、實(shí)驗(yàn)器材1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材：小錘一個(gè)、兩個(gè)相同的小鐵球、平拋豎落儀一個(gè)．2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材：斜槽、鋼球、白紙、復(fù)寫紙、鉛垂線、鉛筆、平拋鐵架臺(tái)(有背板及水平放置的可上下調(diào)節(jié)的擋板)．三、探究過程1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)：如圖甲所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動(dòng)；同時(shí)B球被松開，自由下落．A、B兩球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，觀察兩球哪個(gè)先落地．分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．(2)分析：仔細(xì)觀察可以得知，不管小鋼球距地面的高度為多大，也不管小錘擊打金屬片的力度多大(小錘擊打金屬片的力度越大，小鋼球A水平拋出的初速度越大)，兩小鋼球每次都是同時(shí)落地．說明兩小鋼球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，也就說明了做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)按照?qǐng)D乙所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置．(2)將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上．(3)調(diào)節(jié)斜槽M末端水平．(4)讓鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)．鋼球落到傾斜的擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡．(5)上下調(diào)節(jié)擋板N，通過多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置．(6)用平滑曲線把這些印跡連接起來，就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(7)根據(jù)軌跡確定水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律①根據(jù)實(shí)驗(yàn)1得出的平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，取“相等的時(shí)間間隔”．②根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式h＝12gt2我們可以得出，在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)物體所發(fā)生的位移之比為1：3：5：…：(2n＋1)，那么我們就可以從坐標(biāo)系的縱軸上選取長度分別為h，3h，5h的相鄰線段，即選取縱坐標(biāo)分別為h，4h，9h的三個(gè)點(diǎn)，如圖所示③在平拋的軌跡上找出水平分運(yùn)動(dòng)在相鄰相等的時(shí)間間隔里所到達(dá)的位置，例如O，A，B，C等點(diǎn)，就找出了水平分運(yùn)動(dòng)在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)所發(fā)生的位移．若相等時(shí)間內(nèi)水平方向的位移在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是勻速直線運(yùn)動(dòng)．四、誤差分析(1)安裝斜槽時(shí)，其末端不水平．(2)鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)受空氣阻力影響．(3)鋼球每次滾下的初位置不相同．(4)建立坐標(biāo)系時(shí)，誤將斜槽口在背板上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)．五、注意事項(xiàng)(1)為了保證實(shí)驗(yàn)精度，必須保證背板處于豎直平面內(nèi)，使平拋軌道的平面靠近板面．(2)安裝斜槽時(shí)，其末端切線水平．(3)小球每次必須從斜槽上同位置由靜止?jié)L下．(4)坐標(biāo)原點(diǎn)：坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)．應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在背板上的投影點(diǎn)．關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1某同學(xué)用如圖甲、乙所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．(1)在圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)B球被釋放，做自由落體運(yùn)動(dòng)．分別改變鋼球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)鋼球總是同時(shí)落地，該現(xiàn)象說明________________________________________________________________________．(2)在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，鋼球從斜槽M上釋放，鋼球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)．在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N，鋼球飛出后落在擋板上．實(shí)驗(yàn)前，先將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上．鋼球落到擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡．上下調(diào)節(jié)擋板，多次實(shí)驗(yàn)，就會(huì)在白紙上記錄鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡上的多個(gè)位置．最后用平滑曲線將這些印跡連接起來，就可得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．圖丙即為得到的一條軌跡，取拋出點(diǎn)O為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，在軌跡上取A、B、C三個(gè)點(diǎn)，O、A、B、C相鄰兩點(diǎn)間的水平和豎直距離分別為x1、y1；x2、y2；x3、y3.①本實(shí)驗(yàn)在操作過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)有________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(至少寫出兩條)②根據(jù)圖甲所示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，取A、B、C三個(gè)點(diǎn)時(shí)在豎直方向上應(yīng)滿足______________．若水平方向上滿足________________，則說明________________________________________________________________________．[解題心得]針對(duì)訓(xùn)練1.[2022·浙江1月]在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，以小鋼球離開軌道末端時(shí)球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立水平與豎直坐標(biāo)軸．讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處靜止釋放，使其水平拋出，通過多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡，如圖1所示.在軌跡上取一點(diǎn)A，讀取其坐標(biāo)(x0，y0)．①下列說法正確的是________(單選)．A．實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑B．畫軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來C．求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)②根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0＝________(單選)．A．2gh B．2C．x0g2h D．x0③在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是________________________________________________________________________．2．用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)，將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上，鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)水平飛出，落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)．移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)．(1)(多選)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有________．A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球(2)為定量研究，建立以水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系．取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的________(選填“最上端”“最下端”或“球心”)對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)．若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，如圖乙所示．在軌跡上取A、B、C三點(diǎn)，AB和BC的水平間距相等且均為x，測(cè)得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則y1y2________(選填“>”“＝”或“<”考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考向1實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新例2如圖甲、乙所示，用底部帶孔的玻璃試管和彈簧可以組裝一個(gè)簡易“多功能實(shí)驗(yàn)器”．利用該實(shí)驗(yàn)器，一方面能測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)，另一方面可測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．(1)用如圖甲所示的裝置測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)k時(shí)需要讀出幾次操作時(shí)的________________和________________，再由公式________求出每次操作對(duì)應(yīng)的k值，然后求出k的平均值．(2)使用如圖乙所示的裝置測(cè)量小球的初速度時(shí)，需要多次將彈簧的右端壓到________(選填“同一”或“不同”)位置，然后分別測(cè)出小球幾次飛出后的________和________，再由公式________求出每次實(shí)驗(yàn)小球飛出時(shí)的初速度，然后求出初速度的平均值．[解題心得]考向2數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新例3在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)小鋼球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________這一器材來確定的．(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖甲所示，由軌跡可知，豎直距離yOA：yAB：yBC＝______，tOA：tAB：tBC＝________，這表明豎直方向是初速度為________的________運(yùn)動(dòng)．(3)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其坐標(biāo)，并在如圖乙所示的直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了y－x2圖像，此平拋物體的初速度v0＝m/s，則豎直方向的加速度g＝________m/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)[解題心得]考向3實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新例4如圖所示，某物理興趣小組將研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置改裝后用來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋谲壍赖乃讲糠旨友b光電門，以測(cè)量小球平拋的初速度v0；固定軌道，測(cè)量軌道末端的離地高度，即小球平拋的豎直位移h；測(cè)量小球從軌道的不同位置釋放后平拋的水平位移x，多次計(jì)算小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求平均值以獲得小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?1)(多選)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差的說法正確的是()A．小球和軌道間的摩擦是造成系統(tǒng)誤差的原因之一B．小球平拋運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力是造成系統(tǒng)誤差的原因之一C．軌道末端未調(diào)水平是造成偶然誤差的原因之一D．實(shí)驗(yàn)中測(cè)量長度時(shí)的讀數(shù)誤差屬于偶然誤差(2)該小組在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得h＝m，v0和x的測(cè)量值如下表所示，則得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝______m/s2.(結(jié)果保留兩位小數(shù))v0/(m·s－1)x/cm[解題心得]針對(duì)訓(xùn)練3.[2023·四省區(qū)八校高三模擬]在物理實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，想用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律測(cè)量水流的流量(單位時(shí)間內(nèi)水的體積)．該裝置為倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(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．該組同學(xué)還利用了實(shí)驗(yàn)室里的游標(biāo)卡尺、刻度尺，重力加速度g取10m/s2.求：(1)實(shí)驗(yàn)中A細(xì)管的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)需要測(cè)量的物理量有________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)根據(jù)所測(cè)量數(shù)據(jù)的符號(hào)寫出流量表達(dá)式Q＝________________．實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破例1解析：(1)A、B球從同一高度同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)落地，說明A球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)與B球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)相同，即做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；(2)①實(shí)驗(yàn)中要保持斜槽末端切線水平，使鋼球拋出時(shí)僅有水平速度；實(shí)驗(yàn)中每次都要讓鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，保證鋼球拋出時(shí)具有相同的速度；②根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知物體在豎直方向的位移y＝12gt2，則取A、B、C三點(diǎn)時(shí)在豎直方向應(yīng)滿足y1：y2：y3＝1：3：5，若水平方向上有x1＝x2＝x3，即相同時(shí)間內(nèi)答案：(1)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)①實(shí)驗(yàn)中要保持斜槽末端切線水平；使鋼球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下②y1：y2：y3＝1：3：5x1＝x2＝x3做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)1．解析：①斜槽軌道不需要光滑，只需要從同一位置靜止釋放小球，使其到達(dá)斜槽末端的速度相同即可，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于描點(diǎn)可能出現(xiàn)誤差，因此不是把所有的點(diǎn)都用曲線連接起來，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這樣誤差較小，選項(xiàng)C正確．②根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x0＝v0t、y0＝12gt2，聯(lián)立可得v0＝x0g2y0，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．③為了保證能畫出同一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)軌跡上的多個(gè)點(diǎn)，必須要在同一位置由靜止釋放小球，以確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同(或“保證小球離開斜槽末端的速度v0相同，答案：①C②D③確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同2．解析：(1)通過步驟理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，控制實(shí)驗(yàn)條件，確保平拋的初速度大小一定、方向水平，只要小球無初速度等高釋放，由動(dòng)能定理知，到斜槽末端速度大小一定，和斜槽是否等間距變化無關(guān)，故選B、D.(2)為了凸顯研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該體現(xiàn)球心，所以選球心為原點(diǎn)；由水平間距相等，知時(shí)間相等，若初速度為零，則豎直間距之比應(yīng)該是1：3，而A點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，故比值應(yīng)大于13答案：(1)BD(2)球心>例2解析：(1)根據(jù)胡克定律F＝kΔx，可得k＝FΔx，彈簧的勁度系數(shù)可由彈簧的伸長量Δx和彈力即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F進(jìn)行計(jì)算(2)此實(shí)驗(yàn)是利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量小球的初速度，因此彈簧右端每次都要壓到同一位置，使小球平拋的初速度恒定，小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向上有x＝v0t.豎直方向上，有y＝12gt2，解得v0＝xg2y，所以應(yīng)分別測(cè)出小球幾次飛出后的水平位移x和豎直高度答案：(1)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F彈簧的伸長量Δxk＝FΔx(2)同一水平位移x豎直高度yv0＝x例3解析：(1)豎直方向用鉛垂線確定，因?yàn)樾∏蛟谪Q直方向所受的重力是豎直向下的．(2)由軌跡可知，豎直距離yOA：yAB：yBC＝1：3：5；由