高一物理導(dǎo)學(xué)案5.3實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：二、閱讀反饋：（一）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.平拋運(yùn)動:以一定的將物體拋出,在空氣阻力可以忽略的情況下,物體只受的作用,這時的運(yùn)動叫作拋體運(yùn)動。如果初速度是沿,這樣的拋體運(yùn)動就叫平拋運(yùn)動。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究物體做平拋運(yùn)動的特點(diǎn),即物體的速度或位移隨時間的變化關(guān)系。（二）、實(shí)驗(yàn)思路平拋運(yùn)動是曲線運(yùn)動,我們可以嘗試將它分解為方向的分運(yùn)動和方向的分運(yùn)動。只要知道這兩個方向的的關(guān)系,平拋運(yùn)動的特點(diǎn)就清楚了。（三）、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案一、利用頻閃照相或者錄制視頻的方法,記錄物體做平拋運(yùn)動時經(jīng)過所到達(dá)的位置。1.讓小球從水平桌面上飛出,在小球后面放置帶方格的黑板做背景。2.用數(shù)碼相機(jī)的攝像功能,拍攝小球從桌面飛出后做平拋運(yùn)動的幾張連續(xù)照片。3.利用 Photoshop 軟件將多個影像合成為同一幅照片。注意事項(xiàng):1.保證相機(jī)靜止不動。2.拍攝時光源用高效節(jié)能燈或更大功率的白熾燈。3.背景和小球之間的反差要大。方案二、設(shè)法描繪物體做平拋運(yùn)動的軌跡,先研究豎直方向的運(yùn)動規(guī)律,再研究水平方向的運(yùn)動規(guī)律。步驟 1.探究平拋運(yùn)動豎直分運(yùn)動的特點(diǎn)。1.把兩個等大的金屬小球放置在圖中裝置上。2.用小錘擊打彈性金屬片,觀察兩球的運(yùn)動軌跡,確定它們落地時間的先后。3.分別改變小球距離地面的高度和小錘擊打的力度 ,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn) ,確定它們落地時間的先后。4.若兩小球總是同時落地 ,則表明平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動。步驟 2.探究平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動的特點(diǎn)。1.將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上。2.按照圖示安裝實(shí)驗(yàn)裝置,使斜槽末端水平。3.把水平槽末端上小球球心位置記錄在白紙上。4.使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下 ,上下調(diào)節(jié)裝置中的傾斜擋板 N,使鋼球落到上面 ,鋼球擠壓復(fù)寫紙,在白紙上留下印跡。5.上下調(diào)節(jié)擋板 N,重復(fù)步驟 4,在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。6.用平滑曲線把這些印跡連接起來,就得到鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡。7.以 O 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平方向?yàn)?#160;x 軸、豎直方向?yàn)?#160;y 軸建立平面直角坐標(biāo)系。8.在運(yùn)動軌跡上取點(diǎn) A、B、C,在豎直方向上,滿足 y y y =135,若水平方向上,滿OAABBC足 x =x =x ,則表明平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動。OAABBC三、探究思考：1.如何判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線?2.計算平拋物體的初速度:(1 )測量初速度時需要測量的物理量有哪些?( 2)如何推導(dǎo)平拋初速度的表達(dá)式?3.如果用數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)描繪了平拋物體的運(yùn)動軌跡,但沒有記錄拋出點(diǎn),僅記錄了豎直方向,能否計算出平拋運(yùn)動的加速度?四、知識精講一、利用頻閃照片探究平拋運(yùn)動的規(guī)律1.判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線原理:若平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線 ,則當(dāng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系后 ,軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)具有 y=ax2 的關(guān)系,且同一軌跡上 a 是一個特定的值。驗(yàn)證方法方法一:代入法用刻度尺測量幾個點(diǎn)的 x、y 坐標(biāo),分別代入 y=ax2 中求出常數(shù) a,看計算得到的 a 值在誤差范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。方法二:圖象法建立 y-x2 坐標(biāo)系,根據(jù)所測量的各個點(diǎn)的 x、y 坐標(biāo)值分別計算出對應(yīng) y 值的 x2 值,在 y-x2坐標(biāo)系中描點(diǎn),連接各點(diǎn)看是否在一條直線上,并求出該直線的斜率即為 a 值。2.探究水平和豎直分運(yùn)動的規(guī)律(1)以小球的第一張照片位置中心為原點(diǎn) O,水平方向?yàn)?#160;x 軸、豎直方向?yàn)?#160;y 軸建立平面直角坐標(biāo)系。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?#160;9.8  m/s ,則此小球做平拋運(yùn)(2)小球其他照片位置中心依次為 A、B、C、D,過 A、B、C、D 點(diǎn)分別作 x、y 軸的垂線,在 x、y 軸上測量 OA、AB、BC、CD 之間的距離,記為 x 、y 等。OAOA(3)在誤差允許的范圍內(nèi),若 x =x =x =x ,則表明平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動。OAABBCCD(4)在誤差允許的范圍內(nèi),若 y -y =y -y =y -y ,根據(jù)(y +y )-(y +y )=4aT2,T 為頻閃周期,CDBCBCABABOACDBCABOA可得加速度 a;若 a=g(重力加速度),則表明平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動為自由落體運(yùn)動。二、利用斜槽描繪平拋運(yùn)動軌跡時的注意事項(xiàng)(1)斜槽安裝:實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端切線水平,將小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球靜止,斜槽末端的切線就水平了。(2)方木板固定:方木板必須處于豎直平面內(nèi),檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。(3)小球釋放:小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。小球開始滾下的位置高度要適中 ,以使小球平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜。(4)坐標(biāo)原點(diǎn):坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn),而是小球出槽口時球心在木板上的投影點(diǎn)。五、例題講解例 1、如圖所示,在探究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中,可以描繪出小球平拋運(yùn)動的軌跡,實(shí)驗(yàn)簡要步驟如下:A.讓小球多次由釋放,在一張印有小方格的紙上記下小球經(jīng)過的一系列位置,如圖中 a、b、c、d 所示。B.按圖安裝好器材,注意,記下平拋初位置 O 點(diǎn)和過 O 點(diǎn)的水平線與豎直線。C.取下方格紙,以 O 為原點(diǎn),以水平線為 x 軸,豎直線為 y 軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線畫出小球平拋運(yùn)動的軌跡。(1)完成上述步驟,將答案填在橫線上。(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是。例 2 圖甲是探究平拋運(yùn)動特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。(1)圖乙是正確實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù),其中 O 為拋出點(diǎn),若2動的初速度為m/s。(2)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙,每小格的邊長L=5 cm,通過實(shí)驗(yàn),記錄了小球在運(yùn)動途中的三個位置,如丙所示,則該小球做平拋運(yùn)動的初速度為m/s,B圖點(diǎn)的豎直分速度為         m/s。(g 取 10  m/s )2六、課堂檢測1.(多選)數(shù)碼相機(jī)大多具有攝像功能,每秒鐘拍攝大約 15 幀照片,一同學(xué)用它拍攝小球從水平面飛出后做平拋運(yùn)動的幾張連續(xù)照片,下列處理正確的是()A.只要測出相鄰三照片上小球的距離,就能判斷平拋運(yùn)動的特點(diǎn)B.只要測出相鄰三照片上小球的水平距離,就能判斷平拋運(yùn)動在水平方向上的運(yùn)動特點(diǎn)C.只要測出相鄰三照片上小球的豎直距離,就能判斷平拋運(yùn)動在水平方向上的運(yùn)動特點(diǎn)D.只要測出相鄰三照片上小球的豎直距離,就能判斷平拋運(yùn)動在豎直方向上的運(yùn)動特點(diǎn)2.三個同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。(1)a 同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片,金屬片把 A 球沿水平方向彈出,同時 B 球被松開,自由下落,觀察到兩球同時落地,改變小錘打擊的力度,即改變 A 球被彈出 時 的 速 度 , 兩 球 仍 然 同 時 落 地 , 這 說明。(2)b 同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。兩個相同的弧形軌道M、N 分別用于發(fā)射小鐵球 P、Q,其中 N 的末端與光滑的水平板相切,兩軌道上端分別裝有電磁鐵 C、D。調(diào)節(jié)電磁鐵 C、D的高度,使 AC=BD,從而保證小鐵球 P、Q 在軌道出口處的水平初速度 v0相等?，F(xiàn)將小鐵球 P、Q 分別吸在電磁鐵 C、D 上,然后切斷電源,使兩小鐵球能以相同的初速度 v0 同時分別從軌道 M、N 的下端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到 P、Q 兩球相碰。僅僅改變弧形軌道 M、N 的高度,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),仍能觀察到相同的現(xiàn)象,這說明。(3)c 同學(xué)采用頻閃照相的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運(yùn)動”的照片。圖中每個小方格的邊長為10 cm,則由圖可求得該小球做平拋運(yùn)動的初速度大小為m/s。(g 取 10 m/s2)3.某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置測量小球做平拋運(yùn)動的初速度。在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺,讓懸掛在拋出點(diǎn)處的重錘的投影落在刻度尺的零刻度線上,則利用小球在刻度尺上的落點(diǎn)位置,就可以直觀地得到小球做平拋運(yùn)動的初速度。下列各圖表示四位同學(xué)在刻度尺旁邊分別制作出的速度標(biāo)尺(圖中 P 點(diǎn)為重錘的投影位置),其中可能正確的是()