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高中物理必修二《研究平抛运动》优秀教案

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高中物理必修二《研究平抛运动》优秀教案

一、学习目标
1、知道平抛运动的特点规律
2、熟练的利用实验的方法描绘平抛运动的轨迹
3、应用平抛运动的规律求出平抛运动的初速度
学习的重点难点:描绘轨迹求出平抛初速度。
二、学习过程
探究一、描绘平抛运动的轨迹

利用实验室的斜面小槽等器材装配图所示的装置。钢球从斜槽上同一位置滚下,钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。
实验步骤如下:
① 安装调整斜槽,使斜槽末端处于水平。为什么斜槽的末端必修水平?怎样判定?
② 调整木板  用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行。为什么木板必修与小球下落的竖直面平行?若不平行会带来什么误差?
③ 确定坐标原点 。斜槽的末端是平抛的坐标原点吗?为什么?应该怎样确定?
④ 描绘运动轨迹  用铅笔的笔尖轻轻地靠在木板的平面上,不断调整笔尖的位置,使从斜槽上滚下的小球正好碰到笔尖,然后就用铅笔在该处白纸上点上一个黑点,这就记下了小球球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同,用同样的方法可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸,用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
探究二、平抛运动物体在水平方向的运动规律
在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置;测量两相邻位置间的水平位移,分析这些位移的特点。
1、怎样才能找到轨迹上每隔相等时间平抛物体所到达的位置呢?
2、把你设想的方法与你周围的同学交流。

3、选择最科学的方法,利用描绘的轨迹进行分析论证。
4、得出结论:                                                       

探究三、求平抛物体的初速度
在轨迹上任取一点,测出抛出点到该点的竖直高度,根据h=12 gt2  求出时间;然后测出该点到抛出点的水平位移,根据X=Vt求出平抛的水平速度V
三、反思总结
1、描绘平抛运动轨迹的过程方法         
2、利用描绘的轨迹求平抛的初速度           

四、当堂检测

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置。
B.按图安装好器材,注意    ,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸,以O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。
⑴ 完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
⑵上述实验步骤的合理顺序是       。
2  如图所示是研究平抛运动的实验装置简图,图是实验后白纸上的轨迹图。
⑴ 说明图中的两条坐标轴是如何作出的。
⑵ 说明判断槽口的切线是否水平的方法。
⑶ 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什么?
3在“研究平抛物体的运动”的实验中,某同学只在竖直板面上记下了重锤线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,如图所示。现在曲线上取A、B两点,量出它们到y轴的距离,AA’=x1,BB’=x2,以及AB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?
4 在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=1.25cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度为v0=            (用L、g表示),其值是      。(g取9.8m/s2)

课后练习与提高
1、一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中,只画出了如图1所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水平距离 相等的三点A、B、C,量得  = 0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1 = 0.1m,h2 = 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B时竖直分速度为        m/s;
3)抛出点在A点上方高度为          m处。
2、 某同学做平抛运动实验时,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:
1) 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:v0=______________
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.对照片中小球位置进行测量得:1与4闪光点竖直距离为1.5 cm,4与7闪光点竖直距离为     2.5 cm,各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则
(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的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计,g=10 m/s2)
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5cm,g=10m/s2,那么:
⑴闪光频率为      Hz;
⑵小球运动的初速度的大小是       m/s;
⑶小球经过B点时的速度大小为      m/s。
5、下图是小球平抛运动轨迹中的三点,测得A、B间和B、C间的水平距离分别为x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B间和B、C间的竖直距离分别为y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,则小球平抛的初速度为      米/秒;小球经过B点时的竖直分速度为 米/秒. 

6、某学生在做“研究平抛物体运动”的实验中,忘记记下小球做平抛运动的起点位置O,A为物体运动一段时间后的位置,根据图1—7所示,求出物体做平抛运动的初速度为______________________ 。
(g取10 m/s2).
当堂检测参考答案
1、解析  ⑴ 同一位置。B注意斜槽末端切线水平。
⑵ 上述实验步骤的合理顺序是B、A、C。

2、解析  ⑴ 利用拴在槽口处的重锤线画出y轴,x轴与y轴垂直。
⑵ 将小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滚动,也不向外滚动,说明槽口的末端是水平的。
⑶ 应注意每次小球都从轨道上同一位置由静止释放。

3、解析  设小球到达A点时,运动时间为t1,竖直方向的位移为y1;到达B点时,运动时间为t2,竖直方向的位移为y2。根据平抛运动的规律有
其中y2-y1=h,所以                                   。
4、解析  2Lg    0.70m/s   
由水平方向上ab=bc=cd可知,相邻两点的时间间隔相等,设为T,竖直方向相邻两点间距之差相等,Δs=L,则由  Δs=aT2,
即得                        T=Δsa =Lg 。
时间T内,水平方向位移为s=2L,所以
v0=sT =2Lg                    m/s=0.70m/s。
课后练习与提高参考答案
1、答:  2      (2分)    1.5    (2分)     0.0125            ( 3分)
2、答:ll.(共12分) (l) 画出三条两两之间等距离 (△x)的与 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直于Y轴的线.测量A、B之间的竖直距离y1和A、C之闻的竖直距离y2,根据以上数据可算出初速. (4分)
2) 刻度尺     (2分)
(3)      (6分) 
3、解:(13分) (1)设1~4之间时间为T,
竖直方向有:(2.5-1.5)×10-2×10 m=gT2
所以T = 0.1 s         (3分)
水平方向:0.5×10-2×3×10 m=v0T
所以v0=1.5 m/s         (3分)
(2)设物体在1点的竖直分速度为v1y
1~4竖直方向:1.5×10-2×10 m=v1yT+ gT2 
解得v1y=1 m/s 
v1y≠0,所以1点不是抛出点       (2分)
设抛出点为O点,距1水平位移为x m,竖直位移为y m,有:
水平方向 x=v0t
竖直方向:  
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:物体竖直方向做自由落体运动,无论A是不是抛出点, 均成立(式中 为相邻两闪光点竖直距离之差,T为相邻两闪光点的时间间隔).水平方向有 ( 即相邻两点的水平间隔).
    由 和 可得 ,代人数值得 。
     ,故闪光频率 .
    在B点时的竖直分速度 ,过B点时水平分速度 ,故 
5、答案:1.5;  2.0 、
6、答案:2.0m/s

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