3.3 學(xué)生實驗 探究平拋運動的特點

3.3學(xué)生實驗

探究平拋運動的特點教學(xué)目標情境引入實驗探究交流討論拓展延伸1.掌握平拋運動的定義和條件，理解平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動

2.能夠描繪物體做平拋運動的軌跡，掌握平拋運動的研究方法——運動的合成和分解

3.通過實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理和總結(jié)能力。通過平拋運動的研究，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和抽象思維能力

4.分析解決生活和生產(chǎn)中與平拋運動有關(guān)的問題，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識和實踐能力，激發(fā)學(xué)生參與科學(xué)探究的熱情。教學(xué)目標情境引入——射箭運動

射箭運動在中國有著非常悠久的歷史，“君子有六藝”中就包含射箭。參與傳統(tǒng)弓項目，不僅身著漢服，而且有參賽禮儀的要求，比賽前要面向靶子鞠躬行禮，所以傳統(tǒng)弓也叫做射藝。情境引入——射箭運動觀察箭在空中運動的過程，并分析其運動軌跡的特點情境引入——射箭運動觀察箭在空中運動的過程，并分析其運動軌跡的特點當物體以一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動，稱為平拋運動。新知速遞——平拋運動的定義伽利略關(guān)于平拋運動的猜想伽利略認為，做平拋運動的物體同時做兩種運動：在水平方向上物體不受力的作用而做勻速直線運動，在豎直方向上物體受到重力作用而做自由落體運動。他假定這兩個方向的運動“既不彼此影響干擾，也不互相妨礙”，物體的運動就是這兩個運動的合運動。

你能否通過實驗探究驗證伽利略的猜想?探究方案與設(shè)計：

根據(jù)運動的合成與分解及牛頓運動定律，將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。本實驗根據(jù)此原理設(shè)計、驗證以上猜想。

實驗器材：

描繪平拋運動軌跡的實驗裝置，包括釋放小球用的底部水平的斜槽、斜槽上的釋放裝置、豎直板、方格紙和復(fù)寫紙、帶凹槽的擋板，兩個質(zhì)量相差不多的小球等。實驗探究——探究平拋運動的特點實驗設(shè)計思路平拋運動平拋與自由落體運動平拋運動軌跡驗證平拋運動在豎直方向上的運動與自由落體運動規(guī)律相同描繪平拋運動軌跡豎直水平化曲為直實驗步驟：（1）驗證平拋運動在豎直方向上的運動與自由落體運動規(guī)律相同把一個小球放在斜槽的水平出口處,另一個小球放在斜槽上方的釋放處,釋放上方的小球,讓其自由滾下,撞擊下方的小球,觀察兩球是否同時下落。分別調(diào)整擋板的位置,更換不同的小球,聽兩球下落到下面擋板的聲音是否同時,判斷被撞出的小球的下落規(guī)律是否與做自由落體運動小球的下落規(guī)律相同。歸納結(jié)論：處于同一高度的兩個小球，同時落地，且被撞小球飛出一段水平距離。無論被撞小球的初速度多大，總是與撞擊的小球同時落地，表明平拋運動的豎直分運動是自由落體運動。（2）描繪拋體運動軌跡在豎直板上依次附上方格紙和復(fù)寫紙,將帶凹槽的擋板固定在某一高度,把小球卡在斜槽釋放裝置上,釋放小球使其由靜止沿斜槽滾下,小球落在擋板的凹槽里,在方格紙上會留下標記。

改變擋板的高度,重復(fù)步驟（2）,把小球卡在斜槽釋放裝置上,保證小球從斜槽的同一高度由靜止下落,再次得到小球在方格紙上的落點位置;重復(fù)實驗,可以在方格紙上得到小球做平拋運動過程中的多個落點位置,從而獲得小球的運動軌跡。實驗結(jié)束后取下方格紙。

注意:實驗過程中將擋板按照從高到低或從低到高的順序放置。

數(shù)據(jù)記錄與處理：

在方格紙上用平滑曲線連接各落點位置，得到小球做平拋運動的軌跡。以小球在斜槽底部水平飛出時球心所在位置作為坐標原點，建立平面直角坐標系。用刻度尺測量小球在水平方向的位移和豎直方向的位移，記錄數(shù)據(jù)填入教材表格中。

通過數(shù)據(jù)分析做平拋運動的小球在水平方向的位移與豎直方向的位移之間的關(guān)系,總結(jié)平拋運動的特點。

運動軌跡：

平拋運動的軌跡是一條拋物線，這是由水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動合成的結(jié)果。

水平方向運動特點：

在水平方向上，平拋運動表現(xiàn)為勻速直線運動，水平速度保持不變。

豎直方向運動特點：

在豎直方向上，平拋運動表現(xiàn)為自由落體運動，豎直速度逐漸加快，加速度為重力加速度。實驗結(jié)論——平拋運動的特點（1）如何保證小球拋出后的運動是平拋運動?

（2）對比實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，討論實驗誤差及其原因。

（3）為什么要使小球從同一位置靜止釋放？若從不同的位置釋放對結(jié)果是否會產(chǎn)生影響？交流討論實驗優(yōu)化？（1）射箭前應(yīng)該