（教材全解）高中物理 第5章 第3節(jié) 實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動(dòng)課時(shí)學(xué)案 新人教版必修2.doc

（教材全解）2013-2014學(xué)年高中物理 第5章 第3節(jié) 實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動(dòng)課時(shí)學(xué)案 新人教版必修24學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。2.通過(guò)軌跡研究平拋運(yùn)動(dòng)的速度。自主學(xué)習(xí)1.實(shí)驗(yàn)原理：平拋運(yùn)動(dòng)看做是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是水平方向上的 ，另一個(gè)是豎直方向上的 。在以?huà)伋鳇c(diǎn)o為原點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)系中，用鉛筆試碰描跡法描繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌道曲線(xiàn)。測(cè)出曲線(xiàn)上某一點(diǎn)的坐標(biāo)（x，y)，利用 求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，再利用公式x=v0t，求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0= 。2.實(shí)驗(yàn)器材：平拋運(yùn)動(dòng)演示儀，坐標(biāo)紙，圖釘， ，重垂線(xiàn)，鉛筆。3.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）安裝斜槽軌道，使其末端保持 ；（2）讓小球從斜槽上適當(dāng)?shù)母叨扔?釋放，用鉛筆記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的位置。（3）用平滑的曲線(xiàn)把這些位置連接起來(lái)。自我檢測(cè)1.研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)，在安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中，斜槽末端的切線(xiàn)必須是水平的，這樣做的目的是（ ）a.保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小b.保證小球飛出時(shí)，初速度水平c.保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等d.保證小球運(yùn)動(dòng)的軌道是一條拋物線(xiàn)2.用描跡法探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，應(yīng)選用下列各組器材中的哪一組（ ）a.鐵架臺(tái)，方木板，斜槽和小球，停表，米尺和三角尺，重錘和細(xì)線(xiàn)，白紙和圖釘，帶孔卡片b.鐵架臺(tái)，方木板，斜槽和小球，天平和停表，米尺和三角尺，重錘和細(xì)線(xiàn)，白紙和圖釘，帶孔卡片c.鐵架臺(tái)，方木板，斜槽和小球，千分尺和停表，米尺和三角尺，重錘和細(xì)線(xiàn)，白紙和圖釘，帶孔卡片d.鐵架臺(tái)，方木板，斜槽和小球，米尺和三角尺，重錘和細(xì)線(xiàn)，白紙和圖釘，帶孔卡片課內(nèi)探究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韴D5-3-12實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。2.通過(guò)軌跡研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，求解平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。探究原理：我們?nèi)绾蔚玫狡綊佄矬w的運(yùn)動(dòng)軌跡？利用實(shí)驗(yàn)室的斜面小槽等器材裝配如圖5-3-12所示的裝置。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。 二、研究平拋運(yùn)動(dòng)所需實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)儀器： 。為在實(shí)驗(yàn)中得到較準(zhǔn)確的軌跡，請(qǐng)根據(jù)下列問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：1.研究對(duì)象是什么？如何控制其做平拋運(yùn)動(dòng)的條件？2.如何保證每次實(shí)驗(yàn)時(shí)初速度v0都相同？3.小球平拋的拋出點(diǎn)在哪？如何確定？4.實(shí)驗(yàn)時(shí)斜槽軌道不光滑，對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響嗎？為什么？5.根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)軌跡點(diǎn)，如何描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡？實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)：1.安裝調(diào)整斜槽： 。2.調(diào)整木板： 。3.確定坐標(biāo)原點(diǎn)： 。4.描繪運(yùn)動(dòng)軌跡： 。圖5-3-13例1 在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：a.讓小球多次從 位置上由靜止?jié)L下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。b.按圖5-3-13安裝好器材，保證斜槽 ，記下平拋初位置o點(diǎn)和過(guò)o點(diǎn)的豎直線(xiàn)。c.取下白紙，以o為原點(diǎn)，以豎直線(xiàn)為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線(xiàn)畫(huà)出平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡。（1）完成上述步驟，將正確的答案填在橫線(xiàn)上。（2）上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 。 三、數(shù)據(jù)處理1.如何判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線(xiàn)？圖5-3-142.請(qǐng)根據(jù)下列提示思考，計(jì)算平拋物體的初速度（參考圖5-3-14）：（1）測(cè)量初速度時(shí)需要測(cè)量的物理量有哪些？（2）如何推導(dǎo)平拋運(yùn)動(dòng)初速度的表達(dá)式？（3）計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。圖5-3-15注意：（1）如果利用x=v0t、y=12gt2求解初速度，限于以?huà)伋鳇c(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系的情形，那么，如何才能確定軌跡的端點(diǎn)就是拋出點(diǎn)呢？判斷的方法是從坐標(biāo)原點(diǎn)起取水平方向連續(xù)相等的兩段，則所經(jīng)歷的時(shí)間相等，看這兩段時(shí)間對(duì)應(yīng)的豎直位移，若豎直方向的位移滿(mǎn)足13關(guān)系，則可以確定是以?huà)伋鳇c(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系，可用v0=xg2y 求解初速度，否則不能用此方法。（2）對(duì)于不是以?huà)伋鳇c(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系求解問(wèn)題：通常由ygt2，結(jié)合x(chóng)=v0t求解。例2 在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，如圖5-3-15所示，小方格的邊長(zhǎng)l1.25 cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)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 。圖5-3-16例3 在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重垂線(xiàn)y的方向，但忘記了平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線(xiàn)的軌跡，如圖5-3-16所示?，F(xiàn)在曲線(xiàn)上取a、b兩點(diǎn)，量出它們到y(tǒng)軸的距離，aa=x1，bb=x2，ab的豎直距離為h，求小球平拋時(shí)的初速度為多大？ 四、實(shí)驗(yàn)特別要注意的問(wèn)題1.實(shí)驗(yàn)中要保證通過(guò)斜槽末端點(diǎn)的切線(xiàn)水平，方木板必須處在豎直平面內(nèi)，且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近木板但不接觸。2.小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開(kāi)始滾下，為此，可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板。3.坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，而應(yīng)是小球在槽口時(shí)球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)，位于槽口末端上方r處（r為小球半徑）。4.應(yīng)在斜槽上適當(dāng)?shù)奈恢冕尫判∏?，使它以適當(dāng)?shù)乃剿俣葤伋?，其軌跡由木板的左上角到達(dá)右下角，這樣可以使實(shí)驗(yàn)誤差較小。5.須在斜槽末端用重垂線(xiàn)檢查白紙上所畫(huà)的y軸是否豎直。圖5-3-17例4 某同學(xué)用圖5-3-17所示裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：用圖釘把白紙釘在豎直木板上；把斜槽固定在緊靠木板的左上角，且使其末端切線(xiàn)水平；記下小球飛出時(shí)初始位置o，并憑眼觀(guān)測(cè)過(guò)o畫(huà)水平線(xiàn)作為x軸；把水平木條靠在豎直木板上，讓小球從斜槽適當(dāng)?shù)奈恢糜伸o止?jié)L下，觀(guān)察小球在木條上的落點(diǎn)，并在白紙上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)，得到小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一個(gè)位置；把水平木條向下移動(dòng)，重復(fù)的操作，讓小球從斜槽上相同位置由靜止?jié)L下，得到小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的多個(gè)位置；從木板上取下白紙：（1）上述到的步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟 ，應(yīng)改為 。圖5-3-18（2）根據(jù)畫(huà)出的軌跡測(cè)出小球多個(gè)位置的坐標(biāo)（x，y），畫(huà)出y-x2圖象如圖5-3-18所示，圖線(xiàn)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，說(shuō)明小球運(yùn)動(dòng)的軌跡形狀是 ；設(shè)該直線(xiàn)的斜率為k，重力加速度為g，則小球從軌道末端飛出的速度v0= 。鞏固練習(xí)1.如圖5-3-19所示，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球a沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端（末端水平）時(shí)撞開(kāi)接觸開(kāi)關(guān)s，被電磁鐵吸住的小球b同時(shí)自由下落，改變整個(gè)裝置的高度h做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的a、b兩個(gè)小球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了a球在離開(kāi)軌道后（ ）a.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)b.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)c.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)圖5-3-19d.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)