【新教材精创】5.3 实验：探究平抛运动的特点 导学案（1）-人教版高中物理必修第二册

第五章　抛体运动 第3节 实验：探究平抛运动的特点 1．知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。 2．知道抛体运动只受重力作用。 3．探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。 【教学重点】平抛运动实验的设计、装置、操作及数据处理。 【教学难点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。 【新课导入】[ 一、抛体运动 观察思考:（1）扔出的铅球、击出的排球、投出的炸弹、流出的水等等，从运动和受力情况看，有什么共同点？ （2）以相同速度抛出的重力相同的物体,运动情况都是一样的吗？ 小结： 1、抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体 作用，这时的运动叫抛体运动。 2、平抛运动： ①定义：沿 方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体 作用，这时的运动叫平抛运动。 ②条件： 二．探究平抛运动特点 （一）实验思路： 根据对平抛物体的受力分析，你对物体在水平方向和竖直方向的运动规律有怎样的猜想？ 1、平抛运动是曲线运动，研究曲线运动的基本方法是什么？ 2、平抛运动可以分解成哪两个方向的运动呢？说一下你的理由。 3、如果这样分解的话，平抛运动物体在这两个方向上分别做什么运动？为什么？ 4、要研究两个方向的分运动，就要知道这两个方向的位移或速度随时间变化的信息，你觉得这两个物理量哪个测量方便呢？如何通过实验获取信息？ （2） 实验探究： 1、频闪照片分析法 为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来。比如，用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置。当然也可以用别的方法记录信息，开展研究。 右图是一小球平抛运动的频闪照片，请思考： ①如何分析小球在水平和竖直方向的分运动特点？ ②以哪个位置为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移？ ③如果频闪周期为T,如何作图得到T、2T、3T……时间内小球在水平方向和竖直方向的位移？ ④需要测量记录哪些数据？如何用这些实验数据检验我们的猜想？ 时间（秒） …．． 水平距离 ．…．． 竖直距离 ．…．． 思考：根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，你能分析小球在水平方向和竖直方向分运动的特点吗？ 2、对比分析法 步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点 在如图所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A 球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时 B 球被释放，自由下落，做自由落体运动。A、B 两球同时开始运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象有什么变化。从这个实验看，平抛运动在竖直方向的分运动是什么运动？ 步骤 2：探究平抛运动水平方向分运动的特点 如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利用前面探究得出的平抛运动竖直分运动的特点，就可以分析得出平抛运动在水平方向分运动的特点。在图所示的装置中，斜槽 M 末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N，钢球飞出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板 N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 （1）先研究一个方向的运动规律 ①如果先研究竖直方向，如何证明竖直自由落体？是否需要获取运动轨迹？ ②如果先研究水平方向，如何证明匀速直线运动？是否需要获取运动轨迹？ （2）再分析另一个分析另一个方向的运动 ①如果证明了竖直方向是竖直自由落体运动？如何确定水平方向的运动性质？是否需要获取运动轨迹？ ②如果证明了水平方向是匀速直线运动，如何确定竖直方向的运动性质？是否需要获取运动轨迹？ （3）平抛运动轨迹的描绘 ①如何保证小球水平抛出? ②是否需要记录小球水平抛出的初始位置? ③如何确定坐标原点及x轴和y轴? ④实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应注意什么？ 实验方法：描迹法 实验器材：斜槽，金属小球，木板(附竖直固定支架)，坐标纸，图钉，刻度尺，重锤线，铅笔。 实验步骤: 1、 安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端的切线保持水平。 2、 调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板。 3、 确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球