第5章 第3节 实验：探究平抛运动的特点（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

第3节　实验：探究平抛运动的特点 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道抛体运动和平抛运动，知道运用运动分解的方法研究平抛运动。 2．会根据平抛运动的轨迹，研究平抛运动水平和竖直分运动的特点。 3．知道平抛运动的条件及相应控制方法 了解科学探究中获取及处理数据的方法 通过探究平抛运动特点的实验，会用获得位置的方法确定多个点，并会描绘平抛运动的轨迹 具备应用物理知识解释物理现象或者解决实际问题的科学态度 [对应学生用书P13] 知识点一 抛体运动和平抛运动 1．抛体运动：以一定的速度❶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❷：初速度沿水平方向的抛体运动。 3．平抛运动条件：①初速度沿水平方向；②只受重力的作用。 知识点二 实验思路 1．实验思路：平抛运动是曲线运动❸，速度和位移的方向都在时刻变化。由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受竖直向下的重力作用，因此可以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。如果这两个方向的分运动特点研究清楚了，平抛运动的规律就清楚了。 2．实验目的：探究平抛运动的特点，即物体在这两个方向的速度和位移随时间变化的关系。 知识点三 进行实验 1．方案一：频闪照相❹(或视频录制)的方法 频闪照相记录物体在不同时刻的位置，获得水平方向和竖直方向的位移随时间变化的具体数据。(频闪周期为T) (1)实验步骤 ①固定相机，利用相机的连拍功能，使其每隔一定时间拍一张照片。 ②使小球从水平桌面上飞出，在小球后面放置带方格的黑板做背景。 ③利用软件将多张照片合成同一幅照片。 (2)数据处理：①以平抛初位置为原点❺，建立平面直角坐标系。 ②用刻度尺测量各个小球的横坐标和纵坐标。 ③分析数据，得到水平分运动和竖直分运动规律。 ④得出平抛运动规律。 2．方案二：分方向研究平抛运动规律 坐标 A B C D E F G H … x … y … (1)探究平抛运动竖直方向分运动性质 ①实验步骤 Ⅰ.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。 Ⅱ.A、B两球同时开始运动，观察运动轨迹，比较运动时间。 Ⅲ.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。 ②结论：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 (2)探究平抛运动水平方向分运动性质 ①实验原理：根据(1)得出的平抛运动在竖直方向分运动的规律，确定相等的时间间隔，看相等的时间间隔内水平分位移，进而确定水平分运动的规律。 ②实验步骤 Ⅰ.安装调整斜槽❻：将描迹记录纸衬垫一张复写纸，紧贴记录面板用压纸板固定在竖直面板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平❼； Ⅱ.调整木板：用铅垂线把木板调整到竖直方向，固定好木板； Ⅲ.确定坐标轴：小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，O即为坐标原点，利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线，即y轴，过O点垂直y轴画出x轴；把接球挡板拉到最上方一格的位置。 Ⅳ.确定小球释放点：选择一个小球在斜槽上合适的位置❽由静止释放，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。 Ⅴ.描绘运动轨迹：下落的小球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。 ③结论：平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 批注❶：实例分析 批注❷：平抛运动是一种理想化模型，即把物体看成质点，抛出后只考虑重力的作用，忽略空气阻力的影响。 批注❸：由于速度方向与受力方向不在一条直线上，故平抛运动是曲线运动。 批注❹：频闪照相是指每隔一定时间对同一物体进行一次照相，并将其位置呈现在同一张底片上的技术。它可以精确描述物体的运动情况。 批注❺： 槽口O′并不是平抛运动的起点。 批注❻：斜槽的粗糙程度对该实验没有影响，因为每次钢球从同一高度滚下，所受摩擦力相同，到达槽口的速度相同，因此轨迹依然重合，不影响实验结果。 批注❼：保持水平的标准：在斜槽末端平直部分放一个小球，若不滚动则平直部分水平。 批注❽：让钢球每次都从同一位置滚下， 这样可以保证钢球每次做平抛运动的初速度相同，从而使钢球的运动轨迹重合。 [对应学生用书P16] 探究点一　实验思路　(科学探究之思维) ►对点例练 研究平抛运动物体的运动性质可以采用多种方案。如图甲所示用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落，A、B两球同时开始运动。如图乙所示是两个完全相同的弧