3.3 学生实验 探究平抛运动的特点

3.3学生实验

探究平抛运动的特点教学目标情境引入实验探究交流讨论拓展延伸1.掌握平抛运动的定义和条件，理解平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动

2.能够描绘物体做平抛运动的轨迹，掌握平抛运动的研究方法——运动的合成和分解

3.通过实验探究，培养学生观察、分析、推理和总结能力。通过平抛运动的研究，培养学生的空间想象能力和抽象思维能力

4.分析解决生活和生产中与平抛运动有关的问题，培养学生的应用意识和实践能力，激发学生参与科学探究的热情。教学目标情境引入——射箭运动

射箭运动在中国有着非常悠久的历史，“君子有六艺”中就包含射箭。参与传统弓项目，不仅身着汉服，而且有参赛礼仪的要求，比赛前要面向靶子鞠躬行礼，所以传统弓也叫做射艺。情境引入——射箭运动观察箭在空中运动的过程，并分析其运动轨迹的特点情境引入——射箭运动观察箭在空中运动的过程，并分析其运动轨迹的特点当物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，称为平抛运动。新知速递——平抛运动的定义伽利略关于平抛运动的猜想伽利略认为，做平抛运动的物体同时做两种运动：在水平方向上物体不受力的作用而做匀速直线运动，在竖直方向上物体受到重力作用而做自由落体运动。他假定这两个方向的运动“既不彼此影响干扰，也不互相妨碍”，物体的运动就是这两个运动的合运动。

你能否通过实验探究验证伽利略的猜想?探究方案与设计：

根据运动的合成与分解及牛顿运动定律，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。本实验根据此原理设计、验证以上猜想。

实验器材：

描绘平抛运动轨迹的实验装置，包括释放小球用的底部水平的斜槽、斜槽上的释放装置、竖直板、方格纸和复写纸、带凹槽的挡板，两个质量相差不多的小球等。实验探究——探究平抛运动的特点实验设计思路平抛运动平抛与自由落体运动平抛运动轨迹验证平抛运动在竖直方向上的运动与自由落体运动规律相同描绘平抛运动轨迹竖直水平化曲为直实验步骤：（1）验证平抛运动在竖直方向上的运动与自由落体运动规律相同把一个小球放在斜槽的水平出口处,另一个小球放在斜槽上方的释放处,释放上方的小球,让其自由滚下,撞击下方的小球,观察两球是否同时下落。分别调整挡板的位置,更换不同的小球,听两球下落到下面挡板的声音是否同时,判断被撞出的小球的下落规律是否与做自由落体运动小球的下落规律相同。归纳结论：处于同一高度的两个小球，同时落地，且被撞小球飞出一段水平距离。无论被撞小球的初速度多大，总是与撞击的小球同时落地，表明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。（2）描绘抛体运动轨迹在竖直板上依次附上方格纸和复写纸,将带凹槽的挡板固定在某一高度,把小球卡在斜槽释放装置上,释放小球使其由静止沿斜槽滚下,小球落在挡板的凹槽里,在方格纸上会留下标记。

改变挡板的高度,重复步骤（2）,把小球卡在斜槽释放装置上,保证小球从斜槽的同一高度由静止下落,再次得到小球在方格纸上的落点位置;重复实验,可以在方格纸上得到小球做平抛运动过程中的多个落点位置,从而获得小球的运动轨迹。实验结束后取下方格纸。

注意:实验过程中将挡板按照从高到低或从低到高的顺序放置。

数据记录与处理：

在方格纸上用平滑曲线连接各落点位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球在斜槽底部水平飞出时球心所在位置作为坐标原点，建立平面直角坐标系。用刻度尺测量小球在水平方向的位移和竖直方向的位移，记录数据填入教材表格中。

通过数据分析做平抛运动的小球在水平方向的位移与竖直方向的位移之间的关系,总结平抛运动的特点。

运动轨迹：

平抛运动的轨迹是一条抛物线，这是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动合成的结果。

水平方向运动特点：

在水平方向上，平抛运动表现为匀速直线运动，水平速度保持不变。

竖直方向运动特点：

在竖直方向上，平抛运动表现为自由落体运动，竖直速度逐渐加快，加速度为重力加速度。实验结论——平抛运动的特点（1）如何保证小球抛出后的运动是平抛运动?

（2）对比实验数据结果，讨论实验误差及其原因。

（3）为什么要使小球从同一位置静止释放？若从不同的位置释放对结果是否会产生影响？交流讨论实验优化？（1）射箭前应该