第2章 第3节 科学探究：平抛运动的特点（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

第3节　科学探究：平抛运动的特点 (实验课—基于经典科学探究) 一、实验装置 二、实验原理 将斜槽等器材安装起来，实验装置如图所示。小球从斜槽上滚下，通过水平槽飞出后做平抛运动。使小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放，小球在空中做平抛运动的轨迹相同。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在坐标纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑的曲线将各点连起来，从而得到小球做平抛运动的轨迹。根据平抛运动的公式x＝v0t和y＝gt2，可求出小球做平抛运动的初速度。 一、实验步骤　 1．用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平。 2．用悬挂在槽口的铅垂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．把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线。 4．将小球从斜槽上合适的位置由静止释放，使小球的运动轨迹大致经过坐标纸的右下角。 5．把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球运动中碰到笔尖，用铅笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法，从同一位置释放小球，在小球运动路线上描下若干点。 二、数据处理　 1．根据实验记录，在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。 2．在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点，测出并计算相应物理量填入你设计的表格中。 3．观察描出的轨迹，与你熟悉的曲线进行比较，猜想y与x的关系，作出y－x2图像，验证你的猜想。 4．结论：平抛运动的轨迹是抛物线的一部分。 三、注意事项　 1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽使其末端的切线水平，将小球放在末端水平部分，若能使小球静止，斜槽末端的切线就水平了。 2．木板固定：木板必须处于竖直平面内，要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3．小球释放 (1)小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。 (2)小球开始滚下的高度要适中，以使小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。 4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5．初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来进行计算。 [关键点反思] 1．在做“探究平抛运动的特点”实验中，小球能从不同的高度释放吗？ 提示：不能，因为只有从同一高度释放小球才能保证小球平抛的初速度不变。 2．如何检验斜槽末端是否水平？ 提示：将小球放在斜槽末端的任意位置均可静止，就表明斜槽末端已调水平。 3．如果斜槽不光滑，对实验结果有影响吗？ 提示：斜槽不光滑，小球到达斜槽末端的速度比斜槽光滑时小些，但是，只要每次均从同一高度由静止滚下，小球到达槽口的速度均相同，小球的轨迹重合，不影响实验结果。 4．如何建立坐标轴？如何确定坐标原点？ 提示：y轴的确定可利用重垂线，再作y轴的垂线确定x轴；坐标原点为槽口上方小球的球心在木板上的投影点。 考法(一)　实验基本操作 [例1]　在利用斜槽轨道做“探究平抛运动的特点”的实验时，让钢球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出钢球做平抛运动的轨迹。 (1)除了木板、钢球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是__________。 A．游标卡尺　　　　　 B．秒表 C．坐标纸 D．天平 E．弹簧测力计 F．铅垂线 (2)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________。每次让钢球从同一位置由静止释放，是为了保证每次平抛________相同。 (3)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上________。 A．钢球运动时不能与背板上的白纸(或方格纸)相接触 B．用直尺将记录的点连成折线 C．用平滑的曲线将记录的点连接起来 D．记录钢球位置用的挡板每次必须严格地等距离下降 [解析]　(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘钢球的运动轨迹，需要利用铅垂线确定坐标轴的y轴，故C、F是需要的。 (2)只有斜槽的末端保持切线水平，钢球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动；每次从同一位置由静止释放钢球，是为了使钢球具有相同的初速度。 (3)如果钢球在运动过程中与背板上的白纸相接触就会改变它的运动轨迹，使其不是平抛运动，故A正确；将描出的点用平滑的曲线连接起来，故B错误，C正确；应用描点法得到平抛运动的轨迹时，挡板下降的距离可以不是等间距的，故D错误。 [答案]　(1)CF　(2)水平　初速度　(3)AC [微点拨] 实验操作的三点提醒 (1)保证斜槽轨道末端切线水平。 (2)保证钢球每次从同一位置由静止释放。 (3)实验过程中背板上的白纸不能移动，且钢球在运动过程中与背板上的白纸不能接触。　　 考法(二)　数据处理和误差分析 [例2]　(2023·河南驻马店调研)图甲是“研究平抛运动”的实验装置图。