研究平抛运动实验,高中物理必修2实验:研究平抛运动教案

1、高中物理必修2实验:研究平抛运动教案

  高中物理必修2实验:研究平抛运动教案   教学目标

  1、知识与技能

  (1)知道平抛运动的特点是初速度方向水平,只有竖直方向受重力作用,运动轨迹是抛物线;

  (2)知道平抛运动形成的条件;

  (3)理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g;

  (4)会用平抛运动规律解答有关问题。

  2、过程与方法

  (1)在知识教学中应同时进行科学研究过程教育,本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学,应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:

  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。

  (2)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;

  (3)在实验教学中,进行控制的思想方法的教育:从实验的设计、装置、操作到数据处理,所有环节都应进行多方面实验思想的教育,“实验的精髓在于控制”的思想,在乎抛物体实验中非常突出。如装置中斜槽末端应保持水平的控制;木板要竖直放置的控制;操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制;在测量小球位置时对实验误差的控制等。

  3、情感、态度与价值观

  (1)通过重复多次实验,进行共性分析、归纳分类,达到鉴别结论的教育目的,同时还能进行理论联系实际的教育。

  (2)在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”。这方面的问题,我国东汉的王充(公元27~97年)历尽心血三十年写成《论衡》一书,全书三十卷八十五篇约三十万字,已有精辟论述,以此渗透爱国主义教育和刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育。

  教学重难点

  1、教学重点:平抛运动的特点和规律;学习和借鉴本节课的研究方法。

  2、教学难点:平抛运动的规律。

  教学工具

  多媒体、板书

  教学过程

  一、实验目的

  1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹.

  2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线.

  3.根据平抛运动的轨迹求其初速度.

  二、实验原理

  1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹.

  2.建立坐标系,如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y=ax2的形式(a是一个常量),则轨迹是一条抛物线.

  三、实验器材

  斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.

  四、实验步骤

  1.安装调平

  将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平,如图所示.

  2.建坐标系

  用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为y轴,画出水平向右的x轴.

  3.确定球的位置

  将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点.用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置.

  4.描点得轨迹

  取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹.

  五、数据处理

  1.计算初速度

  在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式y=2(1)gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值.

  2.验证轨迹是抛物线

  抛物线的数学表达式为y=ax2,将某点(如B点)的坐标x、y代入上式求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标近似都成立,则说明所描绘的曲线为抛物线.

  六、误差分析

  1.斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动.

  2.确定小球运动的位置时不准确.

  3.量取轨迹上各点坐标时不准确.

  七、注意事项

  1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是:将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,看其是否会加速或减速运动).

  2.方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直.

  3.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下.

  4.坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.

  5.小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.

  6.在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度.

  八.典例剖析

  1. 实验器材、实验操作

  例1、

  (1)在做“研究平抛物体的运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是________.

  A.游标卡尺 B.秒表 C.坐标纸 D.天平 E.弹簧测力计 F.重垂线

  (2)实验中,下列说法正确的是()

  A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下

  B.斜槽轨道必须光滑

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  C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些

  D.斜槽轨道末端可以不水平

  【答案】 (1)C、F(2)A、C

  2. 实验数据的处理

  例2. 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=1.25 cm,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v0=______(用L、g表示),其值是______.(g取9.8 m/s2)

  3. 实验创新设计

  例3. 请你由平抛运动原理设计测量弹射器射出弹丸的初速度的实验方法,提供的实验器材:弹射器(含弹丸,见图),铁架台(带有夹具),刻度尺.

  (1)画出实验示意图.

  (2)在安装弹射器时应注意_________________________.

  (3)实验中需要测量的量有(并在示意图中用字母标出)

  _________________________________________________.

  (4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,在实验中采取的方法是________________________________.

  (5)初速度的计算公式:___________________________.

  【答案】

  (1)由平抛运动的实验原理,可知使弹丸做平抛运动,通过测量下落高度可求出运动时间,再测出水平位移可求出其做平抛运动的初速度,故实验示意图如图所示.

  (2)为保证弹丸初速度沿水平方向,弹射器必须保持水平.

  (3)应测出弹丸下落的高度y和水平射程x,如图所示.

  (4)在不改变高度y的条件下进行多次实验测量水平射程x,然后求水平射程x的平均值,以减小误差.

  课后小结

  本节课主要内容包括:

  1.研究平抛运动在竖直方向是自由落体运动;

  2.研究平抛运动在水平方向是匀速直线运动;

  3.设计实验获得平抛运动的轨迹.

  4.实验的原理、器材、步骤和注意事项

  5.对学生的实际操作进行点评

研究平抛运动实验,高中物理必修2实验:研究平抛运动教案

  板书

  第三节 探究平抛运动的规律

  1、抛体运动

  (1)条件:具有一定的初速度;忽略空气阻力;只受重力的作用

  (2)初速度为水平方向的抛体运动叫做平抛运动。

  2、竖直方向的运动规律

  (1)受力情况:只受重力作用

  (2)初速度情况:无

  (3)结论:平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。

  3、水平方向的运动规律

  (1)受力情况:不受力

  (2)初速度情况:有

  (3)结论:平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。

2、怎么做平抛运动的实验?

1.平抛运动实验器的安装.

(1)将平抛运动实验器置于桌面,装好平抛轨道,使轨道的抛射段处于水平位置.调节调平螺丝,观察重垂线或气泡水准,使面板处于竖直平面内,卡好定位板.

(2)将描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸,紧贴记录面板用压纸板固定在面板上,使横坐标x轴在水平方向上,纵坐标y轴沿竖直方向向下(若用白纸,可事先用铅笔在纸上画出x、y坐标轴线),并注意使坐标原点的位置在平抛物体(钢球)的质心(即球心)离开轨道处.

(3)把接球挡板拉到最上方一格的位置.

2.将定位板定在某一位置固定好.钢球紧靠定位板释放,球沿轨道向下运动,以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出.

3.下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上,同时在面板上留下一个印迹点.

4.再将接球挡板向下拉一格,重复上述操作方法,打出第二个印迹点,如此继续下拉接球挡板,直至最低点,即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点.

5.变更定位板的位置,即可改变钢球平抛的初速度,按上述实验操作方法,便可打出另一系列迹点.

6.取下记录纸,将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来.即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线.

3、高一物理平抛运动的实验报告.

物 理 实 验 报 告 实验课题 研究平抛物体的运动 实验目的 1.描出平抛物体的运动轨迹. 2.求出平抛物体的初速度. 实验准备: 平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动.只需测出运动轨迹上某一点的(x,y由x= 得: 器 材 斜槽、白纸、图钉、木扳、有孔的硬纸卡片、小球、重锤线、米尺 实验步骤 1. 用图钉把白纸钉在竖直木板上. 2. 在木板左上角固定斜槽并使其末端点O的切线水平.在纸上记录O点, 3. 利用重垂线画出通过O点的竖直线. 4. 在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有空的一面保持水平,调整卡片的位置,使槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔, 然后用铅笔在卡片的缺口上点个黑点,这就记下了小球平抛的轨迹通过的点. 5.多次实验, 描下多个点. 6. 用平滑的曲线将小球通过的点连接起来, 就得到小球平抛运动的轨迹. 实验数据 1. 以O为圆点, 画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴. 2. 从曲线上选取A、B、C、D四个不同的点,测出它们的坐标, 记在表内. 根据公式 求出每次小球平抛运动的初速度,再求出V0的平均值. 记录 X(cm) y(cm) V0(m/s) V0(平均值)

4、探究平抛运动特点的实验方法

探究平抛运动特点的实验方法如下:

平抛运动实验用曲化直的物理方法

平抛运动是一种典型的匀变速曲线运动。本身不能够直接运用匀变速直线运动的规律讨论,基本的处理思想是“化曲为直”,即利用运动的分解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,再借助直线运动的规律进行处理。

物体以一定的初速度沿水平方向抛出,如果物体仅受重力作用,这样的运动叫做平抛运动。平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动的合运动。平抛物体的运动轨迹为一抛物线。

平抛运动:物体以一定的初速度沿水平方向抛出,如果物体仅受重力作用,这样的运动叫做平抛运动。

平抛运动规律的特点:水平方向的匀速直线运动;竖直方向的自由落体运动 ;平抛运动的物体,由于所受的合外力为恒力,所以平抛运动是匀变速曲线运动,平抛物体的运动轨迹为一抛物线;平抛运动是曲线运动 平抛运动的时间仅与抛出点的竖直高度有关;物体落地的水平位移与时间(竖直高度)及水平初速度有关。

5、平抛运动实验注意事项

1.为了保证实验精度,必须保证记录面板处于竖直平面内,使平抛轨道的平面靠近板面。

2.安放记录纸时,要使坐标原点与抛体的抛出点重合,这样才能正确地确定抛体运动轨迹的起始点,从而确定轨迹上任意点的x、y坐标。

目的和要求:

通过实验进一步明确平抛物体的运动是竖直方向的自由落体运动与水平方向的匀速直线运动的合运动,学会通过平抛物体运动的轨迹计算物体的初速度。

仪器和器材 :平抛运动实验器,刻度尺,描迹记录纸。