【新教材精创】5.3 实验：探究平抛运动的特点 教学设计（1）-人教版高中物理必修第二册.docx

1、第五章抛体运动第3节 实验：探究平抛运动的特点 本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，它既是前一节运动的合成与分解方法的具体实践应用，也是后一节抛体运动的规律得出的前提，更是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重要的地位。能分别以物体在水平方向和竖起方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。要求学生知道平抛运动的受力特点；知道用实验方法得到平抛运动轨迹的方法；理解确定平抛运动在水平方向做匀速直线运动、竖直方向做自由落体运动所用的方法；知道水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性；体会研究曲线运动的基本方法。物理观念：知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直

2、线运动和竖直方向的自由落体运动。科学思维：观察现象初步分析猜测实验研究得出规律重复实验鉴别结论追求统一科学探究： 利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法。科学态度与责任： 通过实验探究教学，激发学习兴趣和求知的欲望【教学重点】平抛运动实验的设计、装置、操作及数据处理。【教学难点】平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。平抛运动演示仪、课件【新课导入】一、抛体运动观察思考:扔出的铅球、击出的排球、投出的炸弹、流出的水等等，从运动和受力情况看，有什么共同点？1、都有一定的初速度2、运

3、动中都受重力和空气阻力3、运动轨迹都是曲线以相同速度抛出的重力相同的物体,运动情况都是一样的吗？小结：1、抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫抛体运动。2、平抛运动：定义：沿水平方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫平抛运动。条件：初速度水平，只受重力作用 二、平抛运动的理论分析平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。大家可能会想到，平抛运动可以看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运

4、动。如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了。1.分解原则：将平抛运动沿竖直方向和水平方向分解2.竖直方向特点：初速度为零且只受重力作用，根据牛顿运动定律可知竖直方向为自由落体运动3.水平方向特点：具有初速度而且不受力，根据牛顿运动定律可知水平方向为匀速直线运动我们结合牛顿运动定律和平抛运动的特点分析可知平抛运动按理论可分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动。三、探究平抛运动特点1、频闪照片分析法为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来。比如，用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置。当然也可以用别的方法记录信息，开展研究。右

5、图是一小球平抛运动的频闪照片，请思考：如何分析小球在水平和竖直方向的分运动特点？ 以哪个位置为原点建立坐标系来研究小球的水平位移和竖直位移？ 如果频闪周期为T,如何作图得到T、2T、3T时间内小球在水平方向和竖直方向的位移？需要测量记录哪些数据？如何用这些实验数据检验我们的猜想？以左边第一个小球的中心为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系，将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中。时间（秒）1234水平距离20406080竖直距离5204580思考：根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，你能分析小球在水平方向和竖直方向分运动的特点吗？水平方向分运动的特点：结合表

6、格和图象可知，在水平方向上小球在每秒通过的路程都为20m即：相同时间内通过的路程相等，所以在水平方向上做的是匀速运动；竖直方向分运动的特点：结合表格和图象可知，在竖直方向上小球相同时间内通过的路程分别为：5m、15m、25m即为：1：3：5，符合自由落体运动的规律，所以在竖直方向上做的是自由落体运动。2、对比分析法步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点在如图所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A 球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时 B 球被释放，自由下落，做自由落体运动。A、B 两球同时开始运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这

7、个实验，记录实验现象有什么变化。从这个实验看，平抛运动在竖直方向的分运动是什么运动？ 实验现象无论A球的初速度多大，它总是与B球同时落地。A球水平抛出时的速度愈大，它飞出的水平距离也就愈远。平抛运动与自由落体运动的等时性。平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。步骤 2：探究平抛运动水平方向分运动的特点如果我们能够得到平抛运动的轨迹，利用前面探究得出的平抛运动竖直分运动的特点，就可以分析得出平抛运动在水平方向分运动的特点。在图所示的装置中，斜槽 M 末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N，钢球飞出后，落到挡板上。实验前，

8、先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板 N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 （1） 先研究竖直方向，如何证明竖直方向是自由落体运动？（2）再研究水平方向，如何证明水平方向是匀速直线运动？（3）平抛运动轨迹的描绘 如何保证小球水平抛出?是否需要记录小球水平抛出的初始位置?如何确定坐标原点及x轴和y轴?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？实验方法：描迹法实验器材：斜槽，金属小球，木板(附竖直固定支架)，

9、坐标纸，图钉，刻度尺，重锤线，铅笔。实验步骤:1、 安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端的切线保持水平。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且靠近,固定好木板。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白纸上的水平投影点O，O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，调整卡片的位置，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。 用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每

10、次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。实验注意事项:(1)保证斜槽末端的切线必须水平。(2)木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触。 (3)坐标原点不在斜槽口的末端，应在槽口上方小球球心处(4)小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；(5)实验过程中木板不能动(6)要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。（4）数据分析：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，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。在竖直方向由原点（抛出点）开始连续截取连续四段位移OE、OF、OG、OH分别为h、4h、9h、16h。在轨迹曲线上找到相对应的位置，并在水平方向上标出对应的点，并测量四段位移AB、BC、CD、DE的长度，并判断它们是否相等。小结：平抛运动特点平抛运动可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。