人教版高一物理 必修第二冊 第五章第3節(jié)實驗探究平拋運動的特點學

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1、高一物理導學案 5.3 實驗:探究平拋運動的特點 一、學習目標： 二、閱讀反饋： （一）、實驗目的 1.平拋運動:以一定的 將物體拋出,在空氣阻力可以忽略的情況下,物體只受 的 作用,這時的運動叫作拋體運動。如果初速度是沿 ,這樣的拋體運動就叫平拋運動。 2.實驗目的:探究物體做平拋運動的特點,即物體的速度或位移隨時間的變化關系。 （二）、實驗思路 平拋運動是曲線運動,我們可以嘗試將它分解為 方向的分運動和 方向的分運動。 只要知道這兩個方向的 的關系,平

2、拋運動的特點就清楚了。 （三）、進行實驗 方案一、利用頻閃照相或者錄制視頻的方法,記錄物體做平拋運動時經(jīng)過 所到達 的位置。 1.讓小球從水平桌面上飛出,在小球后面放置帶方格的黑板做背景。 2.用數(shù)碼相機的攝像功能,拍攝小球從桌面飛出后做平拋運動的幾張連續(xù)照片。 3.利用?Photoshop?軟件將多個影像合成為同一幅照片。 注意事項:1.保證相機靜止不動。 2.拍攝時光源用高效節(jié)能燈或更大功率的白熾燈。 3.背景和小球之間的反差要大。 方案二、設法描繪物體做平拋運動的軌跡,先研究豎直方向的運動規(guī)律,再研究水平方向的 運動規(guī)律。

3、 步驟?1.探究平拋運動豎直分運動的特點。 1.把兩個等大的金屬小球放置在圖中裝置上。 2.用小錘擊打彈性金屬片,觀察兩球的運動軌跡,確定它們落地時間的先后。 3.分別改變小球距離地面的高度和小錘擊打的力度?,多次重復實驗?,確定它們落地時間的先 后。 4.若兩小球總是同時落地?,則表明平拋運動的豎直分運動是自由落體 運動。 步驟?2.探究平拋運動水平分運動的特點。 1.將一張白紙和復寫紙固定在裝置的背板上。 2.按照圖示安裝實驗裝置,使斜槽末端水平。 3.把水平槽末端上小球球心位置記錄在白紙上。 4.使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下?,

4、上下調(diào)節(jié)裝置中的傾斜擋板?N,使鋼球落到上面?,鋼 球擠壓復寫紙,在白紙上留下印跡。 5.上下調(diào)節(jié)擋板?N,重復步驟?4,在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。 6.用平滑曲線把這些印跡連接起來,就得到鋼球做平拋運動的軌跡。 7.以?O?點為坐標原點,水平方向為?x?軸、豎直方向為?y?軸建立平面直角坐標系。 8.在運動軌跡上取點?A、B、C,在豎直方向上,滿足?y?∶y?∶y?=1∶3∶5,若水平方向上,滿 OA AB BC 足?x?=x?=x?,則表明平拋運動的水平分運動為勻速直線運動。 OA AB BC 三、探究思考： 1.如何判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線?

5、 2.計算平拋物體的初速度: (1?)測量初速度時需要測量的物理量有哪些? (?2)如何推導平拋初速度的表達式? 3.如果用數(shù)碼相機已經(jīng)描繪了平拋物體的運動軌跡,但沒有記錄拋出點,僅記錄了豎直方向,能否 計算出平拋運動的加速度? 四、知識精講 一、利用頻閃照片探究平拋運動的規(guī)律 1.判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線 ①原理:若平拋運動的軌跡是拋物線?,則當以拋出點為坐標原點建立直角坐標系后?,軌跡上 各點的坐標具有?y=ax2?的關系,且同一軌跡上?a?是一個特定的

6、值。 ②驗證方法 方法一:代入法 用刻度尺測量幾個點的?x、y?坐標,分別代入?y=ax2?中求出常數(shù)?a,看計算得到的?a?值在誤差 范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。 方法二:圖象法 建立?y-x2?坐標系,根據(jù)所測量的各個點的?x、y?坐標值分別計算出對應?y?值的?x2?值,在?y-x2 坐標系中描點,連接各點看是否在一條直線上,并求出該直線的斜率即為?a?值。 2.探究水平和豎直分運動的規(guī)律 (1)以小球的第一張照片位置中心為原點?O,水平方向為?x?軸、豎直方向為?y?軸建立平面直 角坐標系。 已知當?shù)刂亓铀俣葹?9.8??m/s?

7、,則此小球做平拋運 (2)小球其他照片位置中心依次為?A、B、C、D…,過?A、B、C、D?點分別作?x、y?軸的垂線, 在?x、y?軸上測量?OA、AB、BC、CD?之間的距離,記為?x?、y?等。 OA OA (3)在誤差允許的范圍內(nèi),若?x?=x?=x?=x?,則表明平拋運動的水平分運動為勻速直線運動。 OA AB BC CD (4)在誤差允許的范圍內(nèi),若?y?-y?=y?-y?=y?-y?,根據(jù)(y?+y?)-(y?+y?)=4aT2,T?為頻閃周期, CD BC BC AB AB OA CD BC AB OA 可得加速度?a;若?a=g(重力加速度),則表明平拋運

8、動的豎直分運動為自由落體運動。 二、利用斜槽描繪平拋運動軌跡時的注意事項 (1)斜槽安裝:實驗中必須調(diào)整斜槽末端切線水平,將小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球靜 止,斜槽末端的切線就水平了。 (2)方木板固定:方木板必須處于豎直平面內(nèi),檢查坐標紙豎線是否豎直。 (3)小球釋放: ①小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。 ②小球開始滾下的位置高度要適中?,以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下 角為宜。 (4)坐標原點:坐標原點不是槽口的端點,而是小球出槽口時球心在木板上的投影點。 五、例題講解 例?1、如圖所示,在探

9、究平拋運動的實驗中,可以描繪出小球平 拋運動的軌跡,實驗簡要步驟如下: A.讓小球多次由 釋放,在一張印有小方格 的紙上記下小球經(jīng)過的一系列位置,如圖中?a、b、c、d?所示。 B.按圖安裝好器材,注意 ,記下平拋初 位置?O?點和過?O?點的水平線與豎直線。 C.取下方格紙,以?O?為原點,以水平線為?x?軸,豎直線為?y?軸建立坐標系, 用平滑曲線畫出小球平拋運動的軌跡。 (1)完成上述步驟,將答案填在橫線上。 (2)上述實驗步驟的合理順序是 。 例?2?圖甲是探究平拋運動特點的實驗裝置圖。 (1)圖乙是正確實驗取得的數(shù)

10、據(jù),其中?O?為拋出點,若 2 動的初速度為 m/s。 (2)在另一次實驗中將白紙換成方格紙,每小格的邊 長 L=5?cm,通過實驗,記錄了小球在運動途中的三個位置,如 丙所示,則該小球做平拋運動的初速度為 m/s,B 圖 點 的豎直分速度為????????? m/s。(g?取?10??m/s?) 2 六、課堂檢測 1.(多選)數(shù)碼相機大多具有攝像功能,每秒鐘拍攝大約?15?幀照片,一同學用它拍攝小球從水平面飛出后 做平拋運動的幾張連續(xù)照片,下列處理正確的是( ) A.只要測出相鄰三照片上小球的距離,就

11、能判斷平拋運動的特點 B.只要測出相鄰三照片上小球的水平距離,就能判斷平拋運動在水平方向上的運動特點 C.只要測出相鄰三照片上小球的豎直距離,就能判斷平拋運動在水平方向上的運動特點 D.只要測出相鄰三照片上小球的豎直距離,就能判斷平拋運動在豎直方向上的運動特點 2.三個同學根據(jù)不同的實驗條件,進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗。 (1)a?同學采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬 片,金屬片把?A?球沿水平方向彈出,同時?B?球被松開,自由下落, 觀察到兩球同時落地,改變小錘打擊的力度,即改變?A?球被彈 出?時?的?速?度?,?兩?球?仍?然?同?時?落?地

12、?,?這?說 明 。 (2)b?同學采用如圖乙所示的裝置。兩個相同的弧形軌道 M、N?分別用于發(fā)射小鐵球?P、Q,其中?N?的末端與光滑的水平 板相切,兩軌道上端分別裝有電磁鐵?C、D。調(diào)節(jié)電磁鐵?C、D 的高度,使?AC=BD,從而保證小鐵球?P、Q?在軌道出口處的水平 初速度?v0相等?，F(xiàn)將小鐵球?P、Q?分別吸在電磁鐵?C、D?上,然 后切斷電源,使兩小鐵球能以相同的初速度?v0?同時分別從軌 道?M、N?的下端射出。實驗可觀察到?P、Q?兩球相碰。僅僅改變弧形軌道?M、N?的高度,重復上述實驗,仍能觀察 到相同的現(xiàn)象,這說明 。 (3)c?同學采用頻閃照相的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運動”的照片。圖中每個小方格的邊長為 10?cm,則由圖可求得該小球做平拋運動的初速度大小為 m/s。(g?取?10?m/s2) 3.某物理實驗小組利用如圖所示裝置測量小球做平拋運動的初速度。 在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺,讓懸掛在拋出點處的重 錘的投影落在刻度尺的零刻度線上,則利用小球在刻度尺上的落點位置,就 可以直觀地得到小球做平拋運動的初速度。下列各圖表示四位同學在刻度 尺旁邊分別制作出的速度標尺(圖中?P?點為重錘的投影位置),其中可能正確 的是( )