第五章 3．实验：探究平抛运动的特点（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【金版新学案】同步导学（人教版2019）

3．实验：探究平抛运动的特点 【核心素养目标】 物理观念 知道抛体运动、平抛运动的含义，掌握其为匀变速曲线运动。 科学思维 掌握化曲为直的思想，通过实验掌握研究方法。 科学探究 通过观察实验，能够提出物理问题，分析实验数据，得到实验结论。 科学态度与责任 掌握平抛运动的特点，有将所学知识应用到生活中的意识。 一、抛体运动与平抛运动 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，物体只受重力作用的运动。 2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。 3．平抛运动的特点 (1)初速度沿水平方向； (2)只受重力作用。 二、实验目的 1．会用实验的方法探究平抛运动的两个分运动。 2．学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。 3．通过实验，掌握平抛运动轨迹的获取过程和数据处理方法。 三、实验思路 1．基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在两个方向的运动特点。 2．平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。 四、进行实验 方案一　频闪照相(或录制视频)的方法 1．通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图1所示)； 学生用书第13页 2．以抛出点为原点，建立直角坐标系。 3．通过频闪照片描出小球经过相等时间间隔所到达的位置。 4．测量出经过T、2T、3T…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格。 抛出时间 T 2T 3T 4T 5T … x/cm … y/cm … 5．数据处理 (1)水平方向：数据满足x1－x0＝x2－x1＝x3－x2＝…则说明小球在水平方向做匀速直线运动。 (2)竖直方向：根据坐标计算每一段时间间隔内的位移，然后计算出相邻相等时间内的位移差。 6．实验结论 如果满足Δh＝gT2，则说明小球在竖直方向做加速度为g的加速运动。即小球在竖直方向做自由落体运动。 方案二　分别研究水平和竖直方向分运动的规律 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 (1)如图2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做平抛运动；同时B球被释放，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。 (2)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球仍同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 (1)如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端切线水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。 (2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使钢球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 (3)上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 (4)以斜槽水平末端端口处钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。 (5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。 (6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动的特点。 (7)结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动水平方向为匀速直线运动。 五、误差分析 1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小钢球离开斜槽后不做平抛运动。 2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确。 3．小钢球每次自由滚下时，起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。 4．确定小钢球运动的位置时，不准确，会导致误差。 5．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。 学生用书第14页 六、注意事项 1．实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验斜槽末端是否水平的方法是将小钢球放在斜槽末端水平部分，看其是否能保持静止)。 2．方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3．小钢球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 4．坐标原点不是槽口的端点，应是小钢球出槽口时球心在木板上的投影点。 5．小钢球开始滚下的位置高度要适中，以使小钢球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 类型一　教材原型实验 一、实验原理与操作 (2022·北京师大附中高三期中)在“探究平