高中物理《實驗研究平拋運動》學(xué)案新人教版必修.doc

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高中物理必修二《實驗：研究平拋運動》學(xué)案 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 1、實驗原理：描點法描繪平拋運動的軌跡，利用實驗器材描出物體做平拋運動時軌跡上的幾個點，把這些點用平滑的曲線連接起來，就是平拋物體的軌跡了；然后利用平拋物體的運動規(guī)律既可求出平拋的初速度。 2、實驗?zāi)康? 3、實驗器材：附帶金屬小球的斜槽，木板及豎直固定支架，白紙，圖釘，刻度尺，三角板，重錘，鉛筆等 4、實驗步驟：①安裝調(diào)整斜槽 ②調(diào)整木板 ③確定坐標(biāo)原點④描繪運動軌跡 三、提出疑惑 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道平拋運動的特點規(guī)律 2、熟練的利用實驗的方法描繪平拋運動的軌跡 3、應(yīng)用平拋運動的規(guī)律求出平拋運動的初速度 學(xué)習(xí)的重點難點：描繪軌跡求出平拋初速度。 二、學(xué)習(xí)過程 探究一、描繪平拋運動的軌跡 利用實驗室的斜面小槽等器材裝配圖所示的裝置。鋼球從斜槽上同一位置滾下，鋼球在空中做平拋運動的軌跡就是一定的。設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置。通過多次實驗，在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置，連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡。 實驗步驟如下： ①安裝調(diào)整斜槽，使斜槽末端處于水平。為什么斜槽的末端必修水平？怎樣判定？ ②調(diào)整木板 用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行。為什么木板必修與小球下落的豎直面平行？若不平行會帶來什么誤差？ ③確定坐標(biāo)原點 。斜槽的末端是平拋的坐標(biāo)原點嗎？為什么？應(yīng)該怎樣確定？ ④描繪運動軌跡 用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上，不斷調(diào)整筆尖的位置，使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖，然后就用鉛筆在該處白紙上點上一個黑點，這就記下了小球球心所對應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。 探究二、平拋運動物體在水平方向的運動規(guī)律 在平拋運動的軌跡上找到每隔相等時間物體所到達(dá)的位置；測量兩相鄰位置間的水平位移，分析這些位移的特點。 1、怎樣才能找到軌跡上每隔相等時間平拋物體所到達(dá)的位置呢？ 2、把你設(shè)想的方法與你周圍的同學(xué)交流。 3、選擇最科學(xué)的方法，利用描繪的軌跡進(jìn)行分析論證。 4、得出結(jié)論： 探究三、求平拋物體的初速度 在軌跡上任取一點，測出拋出點到該點的豎直高度，根據(jù)h＝gt2 求出時間；然后測出該點到拋出點的水平位移，根據(jù)X=Vt求出平拋的水平速度V 三、反思總結(jié) 版權(quán)所有：高考資源網(wǎng)(www.k s 5 u.com) 1、描繪平拋運動軌跡的過程方法 2、利用描繪的軌跡求平拋的初速度 四、當(dāng)堂檢測 1 在“探究平拋運動的運動規(guī)律”的實驗中，可以描繪出小球平拋運動的軌跡，實驗簡要步驟如下： A．讓小球多次從　　　　　　位置上滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。 B．按圖安裝好器材，注意　　　　，記下平拋初位置O點和過O點的豎直線。 C．取下白紙，以O(shè)為原點，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋運動物體的軌跡。⑴完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。⑵上述實驗步驟的合理順序是　　　　　　　。 2 如圖所示是研究平拋運動的實驗裝置簡圖，圖是實驗后白紙上的軌跡圖。 ⑴說明圖中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。 ⑵說明判斷槽口的切線是否水平的方法。 ⑶實驗過程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運動的軌跡，進(jìn)行這一步驟時應(yīng)注意什么？ 1.安裝斜槽時，應(yīng)檢查斜槽末端的水平槽部分是否水平，檢查方法是小球平衡法. 2.固定坐標(biāo)紙時應(yīng)用重錘檢查坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直，坐標(biāo)原點位置是否正確. 3.要注意保持小球每次都是從同一止高度由靜止開始滾下. 4.計算初速度時，應(yīng)選距拋出點遠(yuǎn)些的點為宜.以便于測量，減小誤差. A A’ B’ B y h x2 x1 3在“研究平拋物體的運動”的實驗中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重錘線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的軌跡，如圖所示?，F(xiàn)在曲線上取A、B兩點，量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA’=x1，BB’=x2，以及AB的豎直距離h，用這些可以求出求得小球平拋時的初速度為多大？ a b c d 4 在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長L＝1.25cm，若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中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　　　　　　。（g取9.8m/s2） 課后練習(xí)與提高 圖1 1、一個同學(xué)在《研究平拋物體的運動》實驗中，只畫出了如圖1所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離相等的三點A、B、C，量得 = 0.2m。又量出它們之間的豎直距離分別為h1 = 0.1m，h2 = 0.2m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得： （1）物體拋出時的初速度為 m/s； （2）物體經(jīng)過B時豎直分速度為 m/s； （3）拋出點在A點上方高度為 m處。 2、 某同學(xué)做平拋運動實驗時，在白紙上只畫出了表示豎直向下方向的 Y軸和平拋物體運動軌跡的后一部分，而且漏標(biāo)了拋出點的位置， 如圖所示.這位同學(xué)希望據(jù)此圖能測出物體的初速度，請你給他出出主意： （1） 簡要說明據(jù)此圖測定該物初速度的方法________. （2） 需要增加的測量工具有_____________________. （3） 用測量出的物理量表示測量的結(jié)果：v0=______________ 3、如圖所示，為一平拋物體運動的閃光照片示意圖，照片與實際大小相比縮小10倍.對照片中小球位置進(jìn)行測量得：1與4閃光點豎直距離為1.5 cm，4與7閃光點豎直距離為 2.5 cm，各閃光點之間水平距離均為0.5 cm.則(1)小球拋出時的速度大小為多少? (2)驗證小球拋出點是否在閃光點1處，若不在，則拋出點距閃光點1的實際水平距離和豎直距離分別為多少?(空氣阻力不計，g＝10 m/s2) 4、如圖所示為一小球作平拋運動的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，g=10m/s2，那么： ⑴閃光頻率為 Hz； ⑵小球運動的初速度的大小是 m/s； ⑶小球經(jīng)過B點時的速度大小為 m/s。 5、下圖是小球平拋運動軌跡中的三點,測得A、B間和B、C間的水平距離分別為x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B間和B、C間的豎直距離分別為y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,則小球平拋的初速度為　 　　米/秒;小球經(jīng)過B點時的豎直分速度為　米/秒. 6、某學(xué)生在做“研究平拋物體運動”的實驗中，忘記記下小球做平拋運動的起點位置O，A為物體運動一段時間后的位置，根據(jù)圖1—7所示，求出物體做平拋運動的初速度為______________________ 。(g取10 m／s2)． 作業(yè)：完成課后練習(xí)與提高，6選作 堂檢測參考答案 1、解析 ⑴同一位置。B注意斜槽末端切線水平。 ⑵上述實驗步驟的合理順序是B、A、C。 2、解析 ⑴利用拴在槽口處的重錘線畫出y軸，x軸與y軸垂直。 ⑵將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾動，也不向外滾動，說明槽口的末端是水平的。 ⑶應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。 3、解析 設(shè)小球到達(dá)A點時，運動時間為t1，豎直方向的位移為y1；到達(dá)B點時，運動時間為t2，豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運動的規(guī)律有 其中y2－y1=h，所以 。 4、解析 2 0.70m/s 由水平方向上ab＝bc＝cd可知，相鄰兩點的時間間隔相等，設(shè)為T，豎直方向相鄰兩點間距之差相等，Δs＝L，則由 Δs＝aT2， 即得 T＝＝。 時間T內(nèi)，水平方向位移為s＝2L，所以 v0＝＝2 m/s＝0.70m/s。 課后練習(xí)與提高參考答案 1、答： 2 (2分) 1.5 (2分) 0.0125 ( 3分) 2、答：ll.(共12分) （l） 畫出三條兩兩之間等距離 （△x）的與 Y軸平行的豎線，分別與軌跡曲線交于A、B、C三點，過這三點各作一條垂直于Y軸的線.測量A、B之間的豎直距離y1和A、C之聞的豎直距離y2,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出初速.　（4分） （2） 刻度尺　　　　 （2分） (3)　　 (6分)　 3、解：(13分) (1)設(shè)1~4之間時間為T， 豎直方向有：(2.5-1.5)10-210 m＝gT2 所以T = 0.1 s （3分） 水平方向:0.510-2310 m＝v0T 所以v0=1.5 m/s （3分） (2)設(shè)物體在1點的豎直分速度為v1y 1~4豎直方向：1.510-210 m=v1yT+gT2 解得v1y=1 m/s 因v1y≠0，所以1點不是拋出點 （2分） 設(shè)拋出點為O點，距1水平位移為x m，豎直位移為y m，有: 水平方向 x=v0t 豎直方向： 解得t= 0.1 s （1分） x=0.15 m=15 cm （2分） y=0.05 m=5 cm （2分） 即拋出點距1點水平位移為15 cm，豎直位移為5 cm. 4、答：物體豎直方向做自由落體運動，無論A是不是拋出點，均成立(式中為相鄰兩閃光點豎直距離之差，T為相鄰兩閃光點的時間間隔)．水平方向有(即相鄰兩點的水平間隔)． 由和可得，代人數(shù)值得。 ，故閃光頻率． 在B點時的豎直分速度，過B點時水平分速度，故 5、答案：1.5; 2.0 、 6、答案：2.0m/s 版權(quán)所有：高考資源網(wǎng)(www.ks5u.com) 公式y(tǒng)=1/2gt2求出小球的飛行時間t，再利用公式x=v0t求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運動的初速度v0. 三、實驗器材 斜槽、小球、木板、重垂線（鉛垂線）、坐標(biāo)紙、圖釘、刻度尺、鉛筆（或卡孔） 四、參考實驗步驟 1、安裝調(diào)整弧槽，使其末端保持水平。 固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明斜槽平直部分的末端處已水平. 2、調(diào)整木板：用懸掛在槽口上的重錘線把木板調(diào)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行，然后把重錘線方向記錄到釘在木板的坐標(biāo)紙上，固定木板，使在重復(fù)實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變.（注意：小球在運動中不能與坐標(biāo)紙接觸） 3、確定坐標(biāo)原點O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在板上的水平投影點O，O點即為坐標(biāo)原點. 4、描繪運動軌跡： 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，調(diào)整卡片位置，要使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片缺口上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應(yīng)的位置，取下坐標(biāo)紙用平滑的曲線把這些點連接起來便得到小球做平拋運動的軌跡. 5、判斷軌跡是不是拋物線 6、計算初速度： 以O(shè)點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，并在曲線上選取ABCDEF六個不同的點，用刻度尺測出它們的坐標(biāo)x和y，用公式x=v0t和y=1/2gt2計算出小球的初速度v0，最后求出v0的平均值. ●實驗中的注意事項 1.安裝斜槽時，應(yīng)檢查斜槽末端的水平槽部分是否水平，檢查方法是小球平衡法. 2.固定坐標(biāo)紙時應(yīng)用重錘檢查坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直，坐標(biāo)原點位置是否正確. 3.要注意保持小球每次都是從同一止高度由靜止開始滾下. 4.計算初速度時，應(yīng)選距拋出點遠(yuǎn)些的點為宜.以便于測量，減小誤差. 【范例精析】 例1 如圖所示，是同時開始運動的平拋運動和自由落體運動物體的閃光照片，由此照片，你能得出什么結(jié)論? 解析 從閃光照片中可以測出，平拋運動的小球，在相等時間內(nèi)的水平位移總相等，所以，它的水平分運動為勻速直線運動，平拋運動的小球和自由下落的小球總是在同一水平線上，說明它們在同一段時間的豎直位移總是相等的，即平拋運動的豎直分運動跟自由落體運動遵循相同的規(guī)律，所以，平拋運動的豎直分運動為自由落體運動。 【精選習(xí)題】 1．研究平拋物體的運動，在安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是（ ） A．保證小球飛出時，速度既不太大，也不太小 B．保證小球飛出時，初速度水平 C．保證小球在空中運動的時間每次都相等 D．保證小球運動的軌道是一條拋物線 2.在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項前面的字母填在橫線上_____。 A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B．每次釋放小球的位置可以不同 C．每次必須由靜止釋放小球 D．將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線 3．關(guān)于平拋物體的運動，下列說法中正確的是 ( ) A．物體只受重力的作用，是a＝g的勻變速曲線運動 B．初速度越大，物體在空中運動的時間越長 C．物體落地時的水平位移與初速度無關(guān) D．物體落地時的水平位移與拋出點的高度無關(guān) 4．從同一高度以不同的速度水平拋出的兩個物體落到地面的時間 ( ) A．速度大的時間長 B．速度小的時間長 C．落地時間—定相同 D．由質(zhì)量大小決定 3．物體做平拋運動時，描述物體在豎直方向的分速度vy(取向下為正)隨時間變化的圖線是 ( ) 5．試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射器彈丸出射初速度”的實驗方案，提供的實驗器材為彈射器(含彈丸，見圖)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺。 (1) 畫出實驗示意圖； (2) 在安裝彈射器時應(yīng)注意________________； (3) 實驗中需要測量的量(并在示意圖中用字母標(biāo)出)為_________________； (4) 由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應(yīng)采取的方法是_____________________________________； (5)計算公式為______________。 6. 在平拋物體運動的實驗中： （1）調(diào)節(jié)槽口水平的操作過程是為了_______________________________________． （2）如果小球每次從槽上滾下的初始位置不同，下列說法中錯誤的是______________． A．小球平拋的初速度不同 B．小球每次均沿不同的拋物線運動 C．小球在空中運動的時間每次都不相同 D．小球通過的水平位移和所用時間均不同 7．一小球在高0.8m的水平桌面上滾動，離開桌面后著地，著地點與桌邊水平距離為1 m，求該球離開桌面時的速度？