《实验研究平抛运动》导学案

1、5.3实验：研究平抛运动导学案【学习目标】1、知道常见的几种获取平抛运动轨迹的方法：2、掌握判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法：3、 会根据平抛运动的轨迹计算平抛物体的初速度;【重点难点】由实验理论分析探究平抛运动轨迹、初速度0【学法指导】通读教材，理解与之相关的基础知识，用红笔画出不懂的地方，完成学案和课后习题【知识链接】1.平抛运动的定义:2、条件: 3、待点:【学习过程】一、实验原理,英速度等于平抛物体平抛运动可以看作是两个分运动的和运动：一个水平方向的运动的.:另一个是竖宜方向的，通过实验确定作平抛运动的小球运动时的若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标，利用公式.就可

2、求出小球的水平分速度，即平抛物体的速度巾=三、实验器材：斜槽轨道、小球、木板.白纸、图钉、铅垂线、直尺三角板、铅笔等.四、实验步骤（1）案例一：利用平抛运动实验器（如同4-77所示九注意事项:a/斜槽末端切线必须水平b/毎次从同一位置无初速释放小球，以使小球每一次抛出后轨迹相同，每次图471描出的点在同一轨迹上C/安装实验装苣时，要注意使轨道末端与图板相靠近，并保持它们的相对位置不变d/要用重垂线把图板校准到竖直方向，使小球运动靠近图板，又不接触图板e/坐标原点不是槽口末端点，应是球在槽口时，球心在图板上的水平投影点0f/球的释放高度要适当,使：1轨迹不至于太平也不至于太竖直，以减小测量误差g

3、/il算初速度时，应选离0点些的点、数据处理1，思考如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线：2、如何il算平抛物体的初速度?【例1】在''探究平抛运动的运动规律的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下:A.让小球多次从位置上滚下.记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位負B按图安装好器材，注意,记下平抛初位置0点和过0点的竖直线。C.取下白纸，以0为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。上述实验步骤的合理顺序是拓展如图4-7-3所示是研究平抛运动的实验装苣简图，图4-7-4是实验后白纸上的轨迹图。图473（

4、I）说明图4-7-4中的两条坐标轴是如何作出的。 说明判断槽口的切线是否水平的方法。实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应注意二.求平抛运动的初速度【例2】在'研究平抛物体的运动的实验中，某同学只在竖宜板而上记下了重锤线y的方向，但忘记了平抛的初 位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图4-7-5所示。现在曲线上取月.£两点，量出它们到y轴的距离,B曲，二BB0以及曲的竖直距离/h用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大?课堂练习1. 在探究平抛物体运动的规律"的实验中，小球做平抛运动的坐标原点位置应是（设小球半径为r）A. 斜槽

5、口末端0点B. 斜槽口 0点正上方r处C. 憎口 0点正前方r处D.小球位于槽末端时，球心在竖直木板上的水平投影点【解析由于在实验中描出的点都盛求心经过的位 因此，所描轨迹的初始位鬣也应是球心所经位氨【答案】D1在做0探究平抛物体的运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，下而列出一些操作要求，将你认为正确选项前而的字母填在横线上：bdf(a)实验所用的斜槽要尽量的光滑，以减小摩擦(b)通过调节使斜槽的末端保持水平（C）每次释放小球的位置必须相同(d)每次必须由静止释放小球Ce)记录小球位置用的木条(或凹槽毎次必须严格地等距离下降(f)

6、小球运动时不应与木板上的白纸相碰撞(g)将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 2在做、探究平抛物体的运动实脸时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是CFA-游标卡尺B秒表 C-坐标纸 D.天平 E-弹簧秤 F重垂线【训练测试】1、一个同学在研究平抛物体的运动实验中只画出了如图9所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离山相等的三点儿B、G量得山=0.2mo又量出它们之间的竖直距离分別为方严0. Im,入=0. 2m,利用这些数据，可求得:(1)物体抛出时的初速度为m/s：(2)物体经过万时竖宜分速度为m/s：(3)抛出点在H点上方高度为C2、某同学做平抛运动

7、实验时，在白纸上只画出了表示竖直向下方向的Y轴和平抛物体运动轨迹的后一部分,而且漏标了抛出点的位置，如图所示这位同学希望据此图能测出物体的初速度，请你给他出出主意:简要说明据此图测定该物初速度的方法.(2)需要增加的测量工具有.(3)用测量出的物理量表示测量的结果：vo=.3、如图所示，为一平抛物体运动的闪光照片示意图，照片与实际大小相比缩小10倍对照片中小球位負进行测量得：1与4闪光点竖宜距离为1.5 cm, 4与7闪光点竖宜距离为2.5 cm,齐闪光点之间水平距离均为0.5 cm.(1)小球抛出时的速度大小为多少?(2)验证小球抛出点是否在闪光点1处，若不在，则抛出点距闪光点1的实际水平距

8、离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计，g= 10 m/s?)4、如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为1111111111i11111111i11111115皿，glQm/s ,那么:闪光频率为Hz；小球运动的初速度的大小是m/s；小球经过B点时的速度大小为"j/So5、下图是小球平抛运动轨迹中的三点，测得A、B间和B、C间的水平距离分別为XI和X2,且xi=X2=15厘处A、B间和B、C间的竖直距离分別为yi=15厘米，y2=25厘米，若g取10米/秒弓则小球血平抛的初速度为米/秒;小球经过B点时的竖直分速度为米/秒.BC6、某学生在做“研究平抛物体

9、运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置0, A为物体运动一段时间后的位根据图1一7所示，求出物体做平抛运动的初速度为.(g 取 10 m / S-),【参考答案】» 172、答：（I）1.5(2 分) 0.0125画出三条两两之间等距离（x）的打Y轴平行的竖线，分别与轨迹曲线交于A、B、C三点，过这三点各作一条垂宜于Y轴的线测量A、BZ间的竖直距离力和A、C之闻的竖直距离允根据以上数据可算出初速.（2）刻度尺3、解：（1）设14之间时间为7；竖直方向有：（25J5）X102X10m=g所以7=0.1 S水平方向：05X 10-X3X 10m=vor所以 vo=L5 ni/s

10、（2）设物体在1点的竖直分速度为uv14 竖直方向：L5X10 =X10ni=V|vr+-i?r2解得小=1 nVs因彷HO,所以1点不是抛出点设抛出点为0点，距1水平位移为Xiib竖宜位移为ym,有:水平方向X=VQtV = Gt 竖直方向：r 2、解得f=OJ Sx=O5 m=15 cm>'=0.05 m=5 cm即抛出点距1点水平位移为15 cm.竖直位移为5 cm.4、答：物体竖宜方向做自由落体运动，无论A是不是抛出点，山丄="了2均成立（式中山丄为柑邻两闪光点竖宜距离之差，T为柑邻两闪光点的时间间隔）.水平方向有S"=vZS"即相邻两点的水

11、平间隔）F /Z77由Vo=y和T = 可得Vo = 2莎,代人数值得V, = iAfu/s。=-=s.故闪光频率/ =丄=16*K 16T2T在B点时的竖直分速度Vg = A、C豊直间隔= 2£ = 2.8m/$,过B点时水平分速度v/=v,故Vg =Jv； +v；2 = 3Am/s5、答案：15: 2,0、6、答案：20m/s【学习反思】如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？如何il算平抛物体的初速度？【例1】在''探究平抛运动的运动规律的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下:A.让小球多次从位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位背B.按图安装

12、好器材，注意,记下平抛初位置0点和过0点的竖直线。C.取下白纸，以0为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。上述实验步骤的合理顺序是【解析(1)彳中为了保证小球每次平抛初速康相同，轨迹豪合，应让小球从同T滚下。万中为了保证小 球做平抛运动要注意斜槽末端切线水平。上述实验步骤的合理顺序是B、A. C。【点拨】为研究平抛运动规律,就壽先得到平抛运动的轨迹,实验时应注意以下问题：一是保证小球每次平抛 初速康相同；二是保证小球初速康分向水平。当然,还需要力求准确地记下小球经过的一系列位爲。拓展如鮒4-7-3所示是研究平抛运动的实验装置简图

13、，图4-7-4是实验后白纸上的轨迹图。图473(1)说明图4-7-4中的两条坐标轴是如何作出的。 说明判断槽口的切线是否水平的方法。实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应注意【解析】利用拴在口 处的遁锤线画出y轴，川轴 与y轴垂直。将小球放在權口的 水平部分 < 小球既不向里滚 动，也不向外滚动,说明口的末端是水平的。应注憲每次小球都从轨道上同一位畫由静止释放。二.求平抛运动的初速度【例2】在、研究平抛物体的运动的实验中，某同学只在竖宜板而上记下了重锤线y的方向，但忘记了平抛的初 位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图4-7-5所示。现在曲线上取

14、63;两点，量出它们到y轴的距离, 曲，三和以及曲的竖直距离/h用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大?【解析】设小球到达A点时,运动时间为,竖直方向的位移为n ；到达万点时，运动时间为竖直方向的位B图 4-7-5移为九根据平抛运动的规律有其中必-ya=A ,所以【点拨】平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动,竖直方向的分运动为自由落体运动。由此列出方程求解即可求得其初速度。充分利用平抛运动的轨迹及其特点是本題求解的关【例3】如图4-7-7所示为频闪摄影方法柏摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中小B、Q为三个同时由同一点出发的小球0凡r为*球在光滑水平而上以速度y运动的轨迹：朋，为5球以

15、速度A被水平抛出后的运动轨迹：CL为C球自由下落的运动轨迹。通过分析上述三条轨迹可得出结论:【解析仔细观察照片可以发现,B、C两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上，说明平抛运动物体S在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同；而万两小球在任一«光瞬间的位总在同一竖直线上,说明平抛运动物体万在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同。所以，做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。【点悟】本例提供了探究平抛运动的特点的另一方法，简明且较准确.但需要一定的设备，如有釧牛，不妨一试拓展如图4-7-8所示，在研究平抛运动时，小球H沿轨逍滑下，离开轨道末时撞开接触开关

16、S,被电磁铁吸住的小球S同时自由下落，改变整个装样的实验，发现位于同一高度的万两个小球总是同时落地该实验现端(末端水平)置的高度做同象说明了£球在离开轨道后(A.水平方向的分运动是匀速宜线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自D.竖直方向的分运动是匀速直线运动【解析】H球平抛的同时万球自由下落，且两球在同一离度上,又两球总是同时落地，这只能说明H球在抛出后竖亘方向的分运动是自由落体运动.但并不能说明彳球的水平分运动是匀速直线运动。【答秦】C6 利用单摆探究小球平抛运动规律，设il方案如图47.15(a)所示在悬点0正下方有水平放置的炽热的电热丝.P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断：MN为水平木板，已知悬线长为厶 悬点到木板的距离0(y=h (h>L)o(1) 电热终p必须放在悬点正下方的理由是:(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，0，C=，则小球做平抛运动的初速度为内(3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向M 0 C(aN(b)cos 84-7-15的夹角小球落点与点的水平距离S将随之改变，经多次实验, 以r为纵坐标、CO