1、54 实验研究平抛运动教案 5.4 实验：研究平抛运动【教学目标】1通过实验定量研究平抛运动。2通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神，培养学生的团队合作精神【教学重难点】1控制变量法的使用2如何提出实验方案并使实验方案合理可行【课时分配】1课时 【教具准备】斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔【教学设计】课前预学1.如图所示，闪光照片记下了作平抛运动的小球的四个位置、C.其中为抛出点，为竖直线，闪光间隔时间为1/30.求:(1)小球从O运动到C所需时间；(2)小球在这段时间内的竖直位移；(3)小球抛出时的初速.2.结合已学平抛运动的规律，根据现有实验条件，思考设计如何
2、测量平抛运动的轨迹是否为抛物线、计算平抛运动的初速度。3.某同学根据平抛运动原理设计粗测玩具手枪弹丸的发射速度v0的实验方案，实验示意图如图所示，已知没有计时仪器。 （1）实验中需要的测量器材是 ； （2）用玩具手枪发射弹丸时应注意 ；（3）实验中需要测量的量是 ；（4）计算公式 。（5）用一张印有小方格的纸记录手枪弹丸的轨迹,小方格的边长L=1.25cm.若弹丸在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则其平抛的初速度的计算式为v0_(用L、g表示),其值是 .(取g=10m/s2) 二.预学中的疑难问题1. 2. 3. 课内互动（一）导入新课对比实验法：将与平抛运动的初速度相同的
3、水平匀速直线运动和平抛运动的水平分运动对比，将同时发生的自由落体运动和平抛运动的竖直方向的分运动对比；（较理想化，对实验条件要求苛刻，舍弃）轨迹研究法：描出平抛运动的轨迹，建立起水平、竖直的直角坐标系。根据对平抛运动情况的猜测，假定物体在水平方向做匀速直线运动，确定运动时间相等的一些点的坐标，研究物体在竖直方向运动的位移随时间的变化规律，证实或验证猜测。（二）进行新课一、提出问题：(1)如何得到平抛运动的轨迹？（2）如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？（3）根据实验数据如何计算平抛运动的初速度？二、制定计划与设计实验 问题1:如何确保初速度水平问题2:实验中需要多次描点，如何保证轨迹的一致性？
4、问题3：在实验中需要测哪些物理量？需要用到什么器材？小组讨论、阅读教材、交流，汇总设计的方案。方案（1）：利用斜面小槽等器材，让钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动方案（2）：用数码相机记录平抛运动的轨迹方案（3）：将装满水的饮料瓶倒置，在瓶塞内插入两根细管，其中一根弯成水平向外喷水由于器材有限，以方案(1)来做探究实验，方案(2)(3)有条件的同学可以课后进行实验装置：实验方法：以小钢球为实验对象，使其从确定位置滑下获得初速度（思考斜槽的摩擦力对平抛运动有无影响）。建立水平、竖直的直角坐标系，通过描绘平抛运动的轨迹研究水平和竖直两个方向的位移时间关系，获得各分运动的确切情况。实验器材
5、和步骤：（1）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。（2）实验步骤： 安装斜槽轨道，使其末端 ； 固定木板上的坐标纸，使木板保持 状态，小球的运动轨迹与板面 ，坐标纸方格横线呈水平方向； 以斜槽末端为坐标原点沿 画出y轴； 让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置； 重复步骤 ，在坐标纸上记录多个位置； 在坐标纸上作出x轴，用 连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹；（3）实验过程注意事项： 保证斜槽末端的切线水平，方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触； 小球每次都从斜槽上 滚下； 小球做平抛运动的
6、起点不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的重心在木板的水平投影点； 小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动由木板的左上角到右下角。三、分组实验：老师巡回指导，参与到各小组的实验中。根据不同小组的情况，给予不同的指导。提示学生将实验数据记录在表格中：坐标记录xy12345四、数据处理图像法（图像处理技巧）由图可见竖直方向位移与水平方向位移的关系图线为曲线，很难看出它们之间的关系，提示学生化曲为直的思想，做出竖直方向位移与水平方向位移的平方之间的关系图,可见y与x2成正比。五、误差分析（三）课堂小结(1)回顾实验中的注意点(2)对学生的实际操作情况进行点评课后提升1. 关于平抛运动，下列说
7、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. 任意两段相等时间内速度变化相同2. 在图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验结果是两小铁球同时到达E处，发生碰撞。增加或者减小轨道M的高度，只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两小铁球总是发生碰
8、撞。试分析回答该实验现象说明了什么?3. 在做“探究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能较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的字母填在横线上 。A. 调节斜槽的末端保持水平B. 每次释放小球的位置必须不同C. 每次必须由静止释放小球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F. 将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线4. 下列哪些因素会使“探究平抛物体的运动”实验的误差增大?（ ）A. 小球与斜槽之间有摩擦B. 安装斜
9、槽时其末端不水平C. 建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点D. 根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点D较远5. 如图所示，在高空中有四个小球，在同一位置同时以速率v向上、向下、向左、向右被射出，经过1s后四个小球在空中的位置构成的正确图形是（ ）6. 在一次“飞车过黄河”的表演中，汽车在空中飞经最高点后，在对岸着地，已知汽车从最高点至着地点经历时间约0.8s，两点间的水平距离为30m，忽略空气阻力，则：（1）最高点与着地点间的高度差约为 m。（2）汽车在最高点时的速度约为 ms（取g=10ms2）。（3）某记者从侧面用照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在经过最高点以后的
10、三幅运动照片如图所示，相邻两次曝光时间间隔相等，已知汽车长度为L，则（ ）A. 从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小 B. 从左边一幅照片可推算出汽车曾经到达的最大高度 C. 从中间一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小，汽车曾经到达的最大高度（此时汽车刚落地）D. 根据实验测得的数据从下边一幅照片可推算出汽车水平分速度大小7. 如图所示，小球在斜面上的A点以水平速度v0抛出，斜面的倾角为，设斜面足够长，问：（1）自抛出起经多长时间小球离斜面最远?（2）小球落地点B距A点多远？8. 如图所示，从高为H的A点平抛一物体，其水平射程为2s。在A点正上方高为2H的B点以同方向抛出另一物体，其水平
11、射程为s，二物的轨迹在同一竖直面内，且都从同一个屏M的顶端擦过，求屏的高度。9. 小球作平抛运动的轨迹如图所示，yl=15 cm，y2=25cm，EF=10cm，求小球抛出点的坐标和初速度大小。10. 在离地某一高度的同一位置处，有A、B两个小球，A球以vA=3 ms的速度水平向左抛出，同时B球以vB=4ms的速度水平向右抛出，试求当两个小球的速度方向垂直时，它们之间的距离为多大?（如图所示）11. 如图所示，光滑斜面长为a，宽为b，倾角为。一小球沿斜面左上方顶点P水平射入，而从右下方顶点Q离开斜面，求人射初速度。12. 如图所示，排球场总长为18m，设球网高度为2m，运动员站在离网3m的线上
12、（图中虚线所示）正对网前跳起将球水平击出（空气阻力不计）。（1）设击球点在3 m线正上方高度为2.5 m处，试问击球的速度在什么范围内才能使球既不触网也不越界。（2）若击球点在3m线正上方的高度小于某个值，那么无论水平击球的速度多大，球不是触网就是越界，试求这个高度（g取10ms2）。答案：课前预学 1. (1)0.1s(2)0.05m(3)0.5m/s2.略3.(1)米尺(2)枪口保持水平(3)下降高度h和水平射程x (4)v0=x（5）、/10m/s课内互动（2）实验步骤： 安装斜槽轨道，使其末端保持水平； 固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行， 以斜槽末端为坐
13、标原点沿铅垂线画出y轴； 在坐标纸上作出x轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹；（3）实验过程注意事项： 小球每次都从斜槽上同一位置滚下；课后提升1. A、C、D2. 解析：将P铁球在水平方向上的运动，在不同竖直高度的情况下与P铁球对比，发现P、Q两球总是相遇，P球水平方向上的运动不因P球在竖直方向运动的时间长短而改变，总是和在水平面上匀速运动的P球有完全相同的运动情况，所以本实验说明了： 平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动； 平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，不影响水平方向上的分运动，分运动各自具有独立性。答案：平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动；各分运动具有独立性。
14、3. A、C、E4. B、C5. A6. 解析：（1）汽车在最高点时速度一定水平，之后作平抛运动。汽车从最高点至着地点经历时间约0.8s，两点间的水平距离为30m，因此最高点与着地点间的高度差约为h=3.2m（2）汽车在最高点时的速度即为平抛初速度v0=ms=37.5 ms （3）在汽车落地之前，可从左边照片得出水平间距x，汽车水平分速度大小vx=，t为间隔时间从中间一幅照片可知落地前一个t内的竖直位移y，由此可以求得最大高度和从最高点至落地所用时间，设此时间为t，则y=求得t后，由h=可求得高度由中间一幅也可知汽车在t内的水平位移，因此也可得v0.至于最后一幅，由于汽车落地时刻不一定是闪光拍
15、摄时刻，有可能是汽车落地后过了一段时间才闪光，并且汽车落地时由于地面作用水平速度一般会改变，因此无法由右边照片求v0。故本题选项A、C正确。7. 解析：（1）如图所示，当小球的瞬时速度v与斜面平行时，此时小球离斜面最远，由几何关系有vyl=gt1=v0tan，得t1=（2）由几何关系有：tan=，又由平抛规律有x=v0t，y=可得t=，x=v0t=故有s=xcos=点评：本题根据测试要点的4（5）可知，落地点的竖直速度为vy=v0tan=2v0tan而 y=则s=（如图所）8. 解析：两物的抛出高度和水平射程都已知，也就确定了两球的初速关系：2s=vA，s=2vB得 vA=2vB两物体都经过屏
16、顶M，即以不同的初速度通过相同的水平射程，说明下落到M点的时间不同，时间由高度决定，解出落到M点的高度就可求出屏高。设屏高为h，离抛射点的水平距离为dd=vA=vB解得h=H9. 解析：，说明AE和EB分别是第第三个单位时间内的位移，因此在第一单位时间里有y0=y1=5cm；以A点为原点作坐标如图中所示，抛出点的坐标为（10，5）10. 解析：由于两个小球是以同一高度同一时刻抛出，它们始终在同一水平位置上，且有，设的方向和竖直方向的夹角分别为和，则=vAcot，=vB cot，+=90=vAvBcotcot=vAvB， =， t=0.346s，s=（vA+vB）t=2.42m11. 解析：设入
17、射初速度为v0小球在斜面上的下滑力提供加速度a1，则a1=gsin。小球在斜面上做类平抛运动，即水平方向以v0匀速直线运动，沿斜面向下作初速为零的匀加速直线运动，可列式。a=v0t，b=，解得 v0=a。12. 解析：（1）若刚好不触网，设球的速度为v1，则水平位移为3 m的过程中：水平方向有s=v0t，即3=v1t 竖直方向有 y=，即2.52= 由两式得vl=3ms同理可得刚好不越界的速度v2=12ms，故范围为3msv12ms （2）设发球高度为H时，发出的球刚好越过球网落在边界线上则刚好不触网时有 s=v0t，即 3=v0t Hh=即H2= 同理，当球落在界线上时有：12=v0tH= 解得H=2.1 3m即当击球高度小于2.13m，无论球的水平速度多大，则球不是触网就是越界。
