學校：臨清二中 學科：物理

必修二第五章第四節(jié) 實驗：研究平拋運動導學案

課前預習學案
一、預習目標
預習平拋運動特點規(guī)律，預習實驗的原理、目的要求、材料用具和方法步驟。
二、預習內容
1、實驗原理：描點法描繪平拋運動的軌跡，利用實驗器材描出物體做平拋運動時軌跡上的幾個點，把這些點用平滑的曲線連接起來，就是平拋物體的軌跡了；然后利用平拋物體的運動規(guī)律既可求出平拋的初速度。
2、實驗目的

3、實驗器材：附帶金屬小球的斜槽，木板及豎直固定支架，白紙，圖釘，刻度尺，三角板，重錘，鉛筆等
4、實驗步驟：① 安裝調整斜槽 用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的軌道上，如小球能在任意位置靜止，就表明水平程度已調好。
② 調整木板 用懸掛在槽口的重錘線把木板調整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行，然后把重錘線方向記錄到釘在木板上的白紙上，固定木板，使在重復實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變。
③ 確定坐標原點 把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點O，O即為坐標原點。
④ 描繪運動軌跡 用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上，不斷調整筆尖的位置，使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖，然后就用鉛筆在該處白紙上點上一個黑點，這就記下了小球球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。
三、提出疑惑
同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內容

課內探究學案
一、學習目標
1、知道平拋運動的特點規(guī)律
2、熟練的利用實驗的方法描繪平拋運動的軌跡
3、應用平拋運動的規(guī)律求出平拋運動的初速度
學習的重點難點：描繪軌跡求出平拋初速度。
二、學習過程
探究一、描繪平拋運動的軌跡

利用實驗室的斜面小槽等器材裝配圖所示的裝置。鋼球從斜槽上同一位置滾下，鋼球在空中做平拋運動的軌跡就是一定的。設法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置。通過多次實驗，在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置，連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡。
實驗步驟如下：
① 安裝調整斜槽，使斜槽末端處于水平。為什么斜槽的末端必修水平？怎樣判定？
② 調整木板 用懸掛在槽口的重錘線把木板調整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行。為什么木板必修與小球下落的豎直面平行？若不平行會帶來什么誤差？
③ 確定坐標原點 。斜槽的末端是平拋的坐標原點嗎？為什么？應該怎樣確定？
④ 描繪運動軌跡 用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上，不斷調整筆尖的位置，使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖，然后就用鉛筆在該處白紙上點上一個黑點，這就記下了小球球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。
探究二、平拋運動物體在水平方向的運動規(guī)律
在平拋運動的軌跡上找到每隔相等時間物體所到達的位置；測量兩相鄰位置間的水平位移，分析這些位移的特點。
1、怎樣才能找到軌跡上每隔相等時間平拋物體所到達的位置呢？


2、把你設想的方法與你周圍的同學交流。

3、選擇最科學的方法，利用描繪的軌跡進行分析論證。


4、得出結論：

探究三、求平拋物體的初速度
在軌跡上任取一點，測出拋出點到該點的豎直高度，根據(jù)h＝12 gt2 求出時間；然后測出該點到拋出點的水平位移，根據(jù)X=Vt求出平拋的水平速度V
三、反思總結
1、描繪平拋運動軌跡的過程方法
2、利用描繪的軌跡求平拋的初速度

四、當堂檢測

1 在“探究平拋運動的運動規(guī)律”的實驗中，可以描繪出小球平拋運動的軌跡，實驗簡要步驟如下：
A．讓小球多次從　　　　　　位置上滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。
B．按圖安裝好器材，注意　　　　，記下平拋初位置O點和過O點的豎直線。
C．取下白紙，以O為原點，以豎直線為y軸建立坐標系，用平滑曲線畫平拋運動物體的軌跡。
⑴ 完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。
⑵上述實驗步驟的合理順序是　　　　　　　。
2 如圖所示是研究平拋運動的實驗裝置簡圖，圖是實驗后白紙上的軌跡圖。
⑴ 說明圖中的兩條坐標軸是如何作出的。
⑵ 說明判斷槽口的切線是否水平的方法。
⑶ 實驗過程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運動的軌跡，進行這一步驟時應注意什么？
3在“研究平拋物體的運動”的實驗中，某同學只在豎直板面上記下了重錘線y的方向，但忘記了平拋的初位置，在坐標紙上描出了一段曲線的軌跡，如圖所示�，F(xiàn)在曲線上取A、B兩點，量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA’=x1，BB’=x2，以及AB的豎直距離h，用這些可以求出求得小球平拋時的初速度為多大？
4 在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長L＝1.25cm，若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度為v0＝ （用L、g表示），其值是　　　　　　。（g取9.8m/s2）


課后練習與提高
1、一個同學在《研究平拋物體的運動》實驗中，只畫出了如圖1所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離 相等的三點A、B、C，量得 = 0.2m。又量出它們之間的豎直距離分別為h1 = 0.1m，h2 = 0.2m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得：
（1）物體拋出時的初速度為 m/s；
（2）物體經(jīng)過B時豎直分速度為 m/s；
（3）拋出點在A點上方高度為 m處。
2、 某同學做平拋運動實驗時，在白紙上只畫出了表示豎直向下方向的 Y軸和平拋物體運動軌跡的后一部分，而且漏標了拋出點的位置， 如圖所示.這位同學希望據(jù)此圖能測出物體的初速度，請你給他出出主意：
（1） 簡要說明據(jù)此圖測定該物初速度的方法________.
（2） 需要增加的測量工具有_____________________.
（3） 用測量出的物理量表示測量的結果：v0=______________
3、如圖所示，為一平拋物體運動的閃光照片示意圖，照片與實際大小相比縮小10倍.對照片中小球位置進行測量得：1與4閃光點豎直距離為1.5 cm，4與7閃光點豎直距離為 2.5 cm，各閃光點之間水平距離均為0.5 cm.則
(1)小球拋出時的速度大小為多少?
(2)驗證小球拋出點是否在閃光點1處，若不在，則拋出點距閃光點1的實際水平距離和豎直距離分別為多少?(空氣阻力不計，g＝10 m/s2)


4、如圖所示為一小球作平拋運動的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，g=10m/s2，那么：
⑴閃光頻率為 Hz；
⑵小球運動的初速度的大小是 m/s；
⑶小球經(jīng)過B點時的速度大小為 m/s。
5、下圖是小球平拋運動軌跡中的三點,測得A、B間和B、C間的水平距離分別為x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B間和B、C間的豎直距離分別為y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,則小球平拋的初速度為　 　　米/秒;小球經(jīng)過B點時的豎直分速度為　米/秒.


6、某學生在做“研究平拋物體運動”的實驗中，忘記記下小球做平拋運動的起點位置O，A為物體運動一段時間后的位置，根據(jù)圖1?7所示，求出物體做平拋運動的初速度為______________________ 。
(g取10 m／s2)．


當堂檢測參考答案
1、解析 ⑴ 同一位置。B注意斜槽末端切線水平。
⑵ 上述實驗步驟的合理順序是B、A、C。

2、解析 ⑴ 利用拴在槽口處的重錘線畫出y軸，x軸與y軸垂直。
⑵ 將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾動，也不向外滾動，說明槽口的末端是水平的。
⑶ 應注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。

3、解析 設小球到達A點時，運動時間為t1，豎直方向的位移為y1；到達B點時，運動時間為t2，豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運動的規(guī)律有



其中y2－y1=h，所以 。


4、解析 2Lg 0.70m/s
由水平方向上ab＝bc＝cd可知，相鄰兩點的時間間隔相等，設為T，豎直方向相鄰兩點間距之差相等，Δs＝L，則由 Δs＝aT2，
即得 T＝Δsa ＝Lg 。
時間T內，水平方向位移為s＝2L，所以
v0＝sT ＝2Lg m/s＝0.70m/s。
課后練習與提高參考答案
1、答： 2 (2分) 1.5 (2分) 0.0125 ( 3分)
2、答：ll.(共12分) （l） 畫出三條兩兩之間等距離 （△x）的與 Y軸平行的豎線，分別與軌跡曲線交于A、B、C三點，過這三點各作一條垂直于Y軸的線.測量A、B之間的豎直距離y1和A、C之聞的豎直距離y2,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出初速.�。�4分）
（2） 刻度尺　　　　 （2分）
(3)　 　 (6分)　
3、解：(13分) (1)設1~4之間時間為T，
豎直方向有：(2.5-1.5)×10-2×10 m＝gT2
所以T = 0.1 s （3分）
水平方向:0.5×10-2×3×10 m＝v0T
所以v0=1.5 m/s （3分）
(2)設物體在1點的豎直分速度為v1y
1~4豎直方向：1.5×10-2×10 m=v1yT+ gT2
解得v1y=1 m/s
因v1y≠0，所以1點不是拋出點 （2分）
設拋出點為O點，距1水平位移為x m，豎直位移為y m，有:
水平方向 x=v0t
豎直方向：
解得t= 0.1 s （1分）
x=0.15 m=15 cm （2分）
y=0.05 m=5 cm （2分）
即拋出點距1點水平位移為15 cm，豎直位移為5 cm.
4、答：物體豎直方向做自由落體運動，無論A是不是拋出點， 均成立(式中 為相鄰兩閃光點豎直距離之差，T為相鄰兩閃光點的時間間隔)．水平方向有 ( 即相鄰兩點的水平間隔)．
由 和 可得 ，代人數(shù)值得 。
，故閃光頻率 ．
在B點時的豎直分速度 ，過B點時水平分速度 ，故
5、答案：1.5; 2.0 、
6、答案：2.0m/s

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