高中物理《研究平抛运动》导学案 新人教版必修2

1、物理学科“问题导学案”【课题】：实验：研究平抛运动 【课型】问题生成解决拓展课【学习目标】1.知道平抛运动的条件及相应控制方法。2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。3.知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法。4.知道测量初速度时需要测量的物理量。5.会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。【重点】.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法；知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法；知道测量初速度时需要测量的物理量。【难点】平抛运动的条件及相应控制方法判断运动轨迹是否是抛物线的方法【知识回顾】平抛运动的规律【自主导学】判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如图5-10所示的某物体做平抛运动的轨迹，欲判断其轨迹

2、是否为抛物线，只要从轨迹上任意取若干个点分别代入y=ax2，求得a为某一定值，即可验证平抛运动的轨迹为抛物线。 在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3把线段OA1的长度记为l,那么OA2=2l、OA3=3l由A1、A2、A3向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3如果轨迹的确是一条抛物线，那么M1、M2、M3各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y=ax2的形式（a是一个待定的常量）。 其中OA1=l、OA2=2l、OA3=3l这样做的目的是使y2= y1，y3= y1这样代入y=ax2，可以方便求出a。计算平抛物体的初速度在后面案例介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽略空气

3、阻力的作用。这样，抛体在竖直方向上只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于 。它的y坐标的变化符合匀加速运动的规律：y= 。于是，测量某点的下落距离，例如在M3点的下落距离y3(图5-10)，根据这个数据就可以算出抛体下落到这点所用的时间t3。为了得到抛体的初速度，还需测量 。计算的表达式为 。一、实验目的：1、描绘物体平抛运动的轨迹并判断是不是抛物线2、学会根据平抛运动轨迹图求出平抛的初速度二、实验原理：1、平抛物体的运动可以看做是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动. 让小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立

4、坐标系，判断轨迹是不是抛物线。2、测出曲线上某一点的坐标x和y，依据重力加速度g的数值，利用公式y=gt2求出小球的飞行时间t，再利用公式x=vt求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度v0.(或利用v=求解) 三、实验器材（平抛竖落仪）斜槽、小球、木板、重垂线（铅垂线）、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔（或卡孔）四、参考实验步骤1、安装调整弧槽用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的斜上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明斜槽平直部分的末端处已水平.2、调整木板：用悬挂在槽口上的重锤线把木板调到竖直方向，并使木板平面与

5、小球下落的竖直面平行，然后把重锤线方向记录到钉在木板的坐标纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变.（注意：小球在运动中不能与坐标纸接触）3、确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在板上的水平投影点O，O点即为坐标原点.4、描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片位置，要使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置，取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来便得到小球做平抛运动的轨迹.5、判断轨迹是不是抛物线6、计算初速度：以O

6、点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，并在曲线上选取ABCDEF六个不同的点，用刻度尺测出它们的坐标x和y，用公式x=v0t和y=gt2计算出小球的初速度v0，最后求出v0的平均值.实验中的注意事项1.安装斜槽时，应检查斜槽末端的水平槽部分是否水平，检查方法是小球平衡法.2.固定坐标纸时应用重锤检查坐标纸上的竖直线是否竖直，坐标原点位置是否正确.3.要注意保持小球每次都是从同一高度由静止开始滚下.4.计算初速度时，应选距抛出点远些的点为宜.以便于测量，减小误差.【例题精析】例1 关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）A平抛运动是匀变速运动B平抛运动是变加速运动C任意两段时间内加速度相同D任

7、意两段相等时间内速度变化相同解析 本题要把好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性，平抛运动的物体只受重力作用，故a=g，即做匀变速曲线运动，A选项正确，B选项不对，C选项正确。由匀变速运动公式v=gt，得任意相等的时间内v相同，D正确。例2 如图所示，是同时开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光照片，由此照片，你能得出什么结论?解析 从闪光照片中可以测出，平抛运动的小球，在相等时间内的水平位移总相等，所以，它的水平分运动为匀速直线运动，平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上，说明它们在同一段时间的竖直位移总是相等的，即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律，所以，平抛

8、运动的竖直分运动为自由落体运动。夯实基础图5-16AB1.平抛竖落仪如图5-16所示，用小捶打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球能松开，自由下落。A、B两球同时开始运动，多次改变小球距地面高度和打击力度，发现A、B两球均同时落地，下列说法错误的是（ ）A.用小捶打击金属片前，要使A、B两个小球在同一水平面上“听”来判断两球落地时刻的先后，比用眼睛“看”要敏锐得多“探究平抛物体运动”的实验中，在下列说法中对于减小实验误差有益的是（ ）A.应在斜槽上一个合适的位置释放小球，当小球从该点释放时，小球能够从白纸的左上角射入白纸所在的竖直面，而从白纸的右下角射出C.在轨迹上选取用于计算的

9、点时，这些点的间隔应尽量大些，使这些点分布在整条曲线上D.要多算出几个小球做平抛运动的初速度值，再对几个初速度值取平均值，作为最后的测量结果“探究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽上不同位置释放，则各次相比不相同的是（ ）4.关于平抛运动的水平分运动，下列说法正确的是（ ）5.物体在平抛运动过程中，在相等的时间内下列哪个量是相等的（ ）A.位移 B.加速度 C.平均速率 D.速度的增量 6.为了研究平抛运动竖直方向或者水平方向上的运动规律，实验者在水平匀速飞行的航模飞机上每隔相等的时间间隔落下一个小球，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）A.该飞机和这些小球在空中的连线是竖直直线，

10、说明平抛运动水平方向上的分运动是匀速直线运动B.该飞机和这些小球在空中的连线是倾斜直线，说明平抛运动水平方向上的分运动是匀速直线运动C.该飞机和这些小球在空中的连线是竖直直线，说明平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动D.该飞机和这些小球在空中的连线是抛物线，说明平抛运动是匀加速曲线运动7.研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（ ）A.保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小B.保证小球飞出时，初速度水平8.“探究平抛物体运动”实验的实验目的是（ ）B.证明平抛物体的运动，是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动“研究平抛物体的

11、运动”实验时，下列说法正确的是（ ）A.安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否垂直B.安装有斜槽的木板时，只要注意小球不和木板发生摩擦D.实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动水平分运动耳朵规律“研究平抛物体的运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能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得字母填在横线上： 。d.记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降e.小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触“探究平抛物体运动”的实验时，已有下列器材；有空的硬纸片、白纸、图钉、斜槽、刻度尺、小球，还需要（ ）实验中，

12、下列说法正确的是 。真实运动，记录的点应适当多一些。E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来“研究平抛物体的运动”实验步骤。A.将钢球从斜槽上的某点释放，它离开斜槽后在空间做平抛运动，在小球轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一个点；B.以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在白纸上标出O的位置；C.取下白纸，在纸上画一条与竖直线oy垂直的水平线ox；D.用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来，就得到平抛运动的轨迹。由于测定各个点时存在误差，所画的曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线光滑，不允许出现

13、凹陷处；E.从斜槽上不同点释放小球，用步骤A的方法测定平抛轨迹上的其他点；ABC图5-17F.在曲线上取56个点（不必是步骤A测出的点）。用尺测出每个点的坐标值x、y，分别求出小球的初速度，然后取平均值就得到实验测出的初速度；oy；H.将白纸用图钉订在竖直的木板上，在木板的左上角固定斜槽。（1）以上实验步骤中有错误或不足，需要修改的是_。（2）以上实验步骤按正确的顺序排列是_。13.图5-17所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果g取10m/s2,那么：（1）闪光频率是_Hz。（2）小球运动中水平分速度的大小是_m/s。（3）小球经过B点时速度大小是_m/

14、s。弹射器图5-1814.试根据平抛运动的原理设计测量弹射器弹丸初射速度的实验方法，提供实验器材：弹射器（含弹丸，如图5-18所示）、铁架台（带夹具）、米尺。（1）画出实验示意图。（2）在安装弹射器时应注意：_。（3）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出）：_。（4）由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是_。（5）计算公式：_。知能提升图5-19综合实践与创新15.有个同学名叫马小虎，做起实验来便成了小马虎。他在做平抛物体运动的实验时，因粗心没定好原点，只画了竖直线，且只描出了平抛物体的后一部分轨迹，如图5-19所示，依此图加一把刻度尺，如何计算出平抛物体的

15、初速度？“研究平抛物体的运动”的实验中：（1）为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是_。（2）小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用_来确定的。（3）验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：在水平方向从起点处取两段连续相等的位移，再作平行于y轴的直线交于曲线两点，则两段y轴位移大小之比为_。（4）某同学建立的直角坐标系如图5-20所示。设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是_。xOy图5-22图5-21CABP0P1P2P3P4P5P0P1P2P3P4P5dd（5）该同学在轨迹上任取一点M，

16、测得坐标为（x，y）。则初速度的测量值为_，真实值为_。木板图5-20斜槽OMxy17.（2006·广东高考）某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如图5-21所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图5-21中P0P0、P1P1）,槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图5-22所示。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到_。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_。

17、（2）每次将B板向内侧平移距离d,是为了_。（3）在图5-22中绘出小球做平抛运动的轨迹。参考答案自主学习一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 4 9二、计算平抛物体的初速度g OA3 OA3夯实基础2.答案：ABCD解析：要研究平抛运动的物体在水平方向上的运动特点，理论上常用的基本方法有以下两种：一是测量几段相等的时间间隔内物体在水平方向上的位移，看看这些位移是否相等；二是测量几段相等的水平位移，看看物体通过相等的水平位移用的时间是否相等。实际实验时常用第一种方法，故选B。3.ABD 4.C 5.BD 6.A 7.B 8.AC 9.ACD 10.abce 11.BCD AD12.解：（1）上述

18、步骤中需要修改的是：B、E、G、H步骤B中应把小球放在槽末端以球心位置为起点O，O应在槽末端正上方。为了保证找到的各点是同一个平抛轨道通过的各点，步骤E应改为：从斜槽上与A步骤同一位置由静止释放小球，在小球离开斜槽后运动轨迹的不同位置重复A步骤在白纸上记下一系列点（至少6个点）的位置。步骤G应改为：利用系在斜槽末端的铅垂线在白纸上画出通过O点的竖直线Oy。将步骤H改为：将白纸用图钉钉在竖直固定在支架上的木板上，再将斜槽固定在木板上白纸的左上角，并使斜槽末端的切线方向保持水平，且让小球离开斜槽末端后所做平抛运动的轨迹平面与白纸平行。（2）H、B、G、A、E、C、D、F解析：（1）AB间竖直距离为h1=3×=,BC间竖直距离为h2=5×=,设两次闪光间时间间隔为T，则有h2h1=gT2 所以s故闪光频率为=10Hz（2）AB间水平距离为x=3×= 由x=v0T 得水平分速度为m/s（3）经过B点时的竖直分速度为 经过B点时的速度大小为14.（1）如右图所示（2）弹射器必须水平（3）AB的高h与BC的长x（A是弹射器开口端的端点，B点最好用重垂线找到）ABCh（4）C处铺一张白纸，上面铺一张复写纸，几次弹射的落点，用一个最小的圆圈圈上，圆心即是C点（或多测几次，取其平均值）（5）知能提升ABCyxOy1y2xx15.解析：平抛物体在水平方向上做匀速