第五章 第3节 实验：探究平抛运动的特点（Word教参）-【优化指导】2023-2024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 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。 　　实验中，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] 一、抛体运动和平抛运动 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：初速度是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。 二、实验思路 　　　　　　　　　 1．实验思路：平抛运动是曲线运动，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位移或速度随时间变化的关系。 三、进行实验 1．方案一：频闪照相(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) 数据处理：①以平抛初位置(球心投影)为原点，建立平面直角坐标系。 ②用刻度尺度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。 坐标 A B C D E F G H … t/T 0 1 2 3 4 5 6 7 … x … y … ④得出平抛运动规律。 2．方案二：分方向研究平抛运动规律 (1)探究平抛运动竖直分运动的特点。 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的分运动是自由落体运动。 (2)探究平抛运动水平分运动的特点。 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运动的位移，进而确定水平分运动的规律。 ②实验步骤： Ⅰ.安装调整斜槽：将描迹记录纸衬垫一张复写纸，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； 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； Ⅴ.描绘运动轨迹：下落的钢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。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。 1．(物理与实验)教材P12(参考案例)图5.3－3 (1)小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下。(　　√　　) (2)槽口末端作为平抛的坐标原点。(　　×　　) (3)在斜槽上释放小球的高度应适当，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差。(　　√　　) (4)此装置验证了平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。(　　√　　) (5)实验中选用实心钢球或者实心木球效果一样。(　　×　　) (6)轨道的粗糙程度对实验没有影响。(　　√　　) (7)记录小球的位置时，挡板每次必须严格等间距下降。(　　×　　) 2．(拓展学习P12)用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹 (1)计算机是如何确定A球的位置的？ (2)计算机是如何描绘A球的轨迹的？ 提示：(1)物体A发出红外线和超声波，红外和超声接收装置测出到A的距离，从而确定A的坐标。 (2)描出A的坐标，从而拟合出平抛运动的轨迹。 [对应学生用书P15] 探究点一 实验思路 【例1】 (2023·辽宁鞍山高二学业水平模拟考试)如图甲所示的实验中，A、B两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是 运动；图乙所示的实验中，将两个斜轨道固定在同一竖直面内，轨道最下端水平，下方轨道连接一个光滑平面。把两个相同的小钢球，从斜面的同一高度由静止同