高中物理人教必修二 5.3 实验：研究平抛运动 导学案（无答案）
文档属性
| 名称 | 高中物理人教必修二 5.3 实验：研究平抛运动 导学案（无答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 126.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-06-26 14:52:06 | ||
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文档简介
5.3实验：研究平抛运动
预习案
【知识回顾】
1、平抛运动
以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以
( http: / / www.21cnjy.com )忽略的情况下，物体所做的运动叫做
。如果速度是沿
的，这个运动叫做平抛运动。
2、平抛运动的性质
做平抛运动的物体只受到
力的作用，
( http: / / www.21cnjy.com )由牛顿第二定律可知，其加速度恒为g，所以是
运动；又因重力与速度不在同一条直线上，所以平抛运动是匀变速
运动。
3、平抛运动的处理方法
平抛运动是一种曲线运动，研究平抛运动时可以将平抛运动分解为：
水平方向的
和竖直方向的
运动两个分运动
【自主学习】
一．研究平抛运动轨迹。
判断平抛运动轨迹是否为抛物线
（1）如图5.4-1所示，如果轨迹的确是抛
( http: / / www.21cnjy.com )物线，M1、M2、M3‥‥‥各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有
的形式（
是一个待定的常量）
（2）用刻度尺测量某点的
两个坐标，代入
式中，求出常量
（3）测量其它几个点的
两个坐标，代入上式，看是否满足，如果在误差允许范围内满足，就说明该曲线为
。
2.计算平抛物体的初速度
（1）根据平抛运动在竖直方
( http: / / www.21cnjy.com )向是
运动，由y=
公式，计算出抛体下落到该点所用的时间t=
。
（2）根据平抛运动在水平方向是
运动，由x
=
公式，计算出小球的初速度v0=
二．描绘平抛运动轨迹。(介绍三种参考案例)
1.利用实验室的斜面小槽等器材装配图5
( http: / / www.21cnjy.com ).4-2所示的装置。钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做
运动。每次都使钢球在斜槽上的
位置滚下，钢球在空中做
运动的轨迹就是
的。设法用铅笔描出小球
的位置。通过
次实验，在
上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做
的轨迹。
2．如图5.4-3，倒装的饮料瓶内
( http: / / www.21cnjy.com )装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成
，它显示了
运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根细管的作用，是
。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终
大气压，不受瓶内
的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到
的细水柱。
3.用数码相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹。
4.水平方向与竖直方向各用一实验定性分析
思考讨论：（1）两个相同的弧形轨道上面分别装
( http: / / www.21cnjy.com )有电磁铁，将小球分别吸在电磁铁上，然后切断电源，两球同时开始运动，仔细体会这个实验的设计原理，大家都来说说这个实验观察到的实验结果应该又是什么？
（2）用小锤打击弹簧金属片
( http: / / www.21cnjy.com )，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动。仔细体会这个实验的设计原理，大家都来说说这个实验观察到的实验结果应该又是什么？
5.3实验：研究平抛运动
课中案
一、实验目的
用实验的方法描出平抛运动的轨迹
根据平抛运动的轨迹求其初速度
二、实验原理
1、描点法描绘平抛运动的轨迹，利用实验器材描出物体做平抛运动时轨迹上的几个点，把这些点用平滑的曲线连接起来，就是平抛物体的轨迹。
2、利用平抛物体的运动规律y＝gt2和求出平抛的初速度。
三、实验器材
附带金属小球的斜槽，木板及竖直固定支架，白纸，图钉，刻度尺，三角板，重锤，铅笔等
四、实验步骤
（一）描绘平抛运动的轨迹
① 安装调整斜槽
用图
( http: / / www.21cnjy.com )钉把白纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的轨道上，如小球能在任意位置静止，就表明水平程度已调好。
② 调整木板
用悬挂在槽口的重锤线把
( http: / / www.21cnjy.com )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，固定木板，然后把重锤线方向记录到钉在木板上的白纸上，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
③ 确定坐标原点
把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，O即为坐标原点。
④ 确定小球位置
在木板的平面上用手
( http: / / www.21cnjy.com )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。
⑤描绘运动轨迹
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。
思考：
为什么斜槽的末端必须水平？怎样判定？
② 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为什么小球每次必须都要由静止从斜槽上同一位置滚下？
④怎样确定坐标原点？
⑤怎样描绘运动轨迹？
（二）数据处理
1、验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为，将某点的坐标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都近似成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。
计算平抛物体的初速度
在平抛运动的轨迹上选取分布均匀的若干个点，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＝gt2和，求出小球平抛的初速度，最后算出平均值。
【例1】如图某次实验所描绘平抛物体
( http: / / www.21cnjy.com )的运动轨迹；抛出点在O点，A、B、C三点的坐标为A(x1=0.369m，y1=0.112m)
、B(x2=0.630m，y2=0.306m)、C(x3=0.721m，y3=0.441m)。试根据以上的测量结果计算物体平抛的初速度。
思考讨论：某同学做平抛物体运动的实验时，不慎未定好原点，而且只描出了平抛物体的一部分点，思考如何计算出平抛物体的初速度v0？
提示：纸带处理匀加速运动的公式：
( http: / / www.21cnjy.com )
。平抛运运动在竖直方向是匀加速运动，且加速度为
因此可以利用公式
先求出t，再利用水平方向公式
求出v0。
【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，小方格的边长为L=2.5cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为=
（用L，g表示），其值为
（取g=10m/）。
【当堂检测】
1．有关“研究平抛物体运动”的实验中，小球在斜槽水平出口处的位置如图所示，所谓末端的切线的起点O，即坐标水平轴的原点应该是
(
)
A．A点
B．B点
C．C点
D．D点
2．研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（
）
A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
B．保证小球飞出时，初速度水平
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨道是一条抛物线
3．在做“研究平抛物体运动”实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差
A．斜槽轨道末端切线必须水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次要平衡摩擦力
D．小球每次应从斜槽同一高度释放
4．研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示，下列说法在正确的是(
)
A．A球的初速度越大，走过的水平距离也越大
B．无论A球的水平速度大小如何，他总是和B球同时落地
C．用力大小不一样，A球在水平方向上运动的距离就不一样
D．从这个实验看出，A球在水平方向上的速度和竖直方向上的速度相互影响
5．在做“研究平抛运动”的实验时，让
( http: / / www.21cnjy.com )小球多次沿同一轨道运动，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．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置可以不同
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
6、如图是研究小球的平抛运动时拍摄的闪
( http: / / www.21cnjy.com )光照片的一部分，其背景是边长为5厘米的小方格，重力加速度取g=10米/秒2。由此可知：闪光周期为____
s；小球抛出时的初速度大小为____m/s；
小球到达B点时的速度为____m/s。
图6-6
预习案
【知识回顾】
1、平抛运动
以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以
( http: / / www.21cnjy.com )忽略的情况下，物体所做的运动叫做
。如果速度是沿
的，这个运动叫做平抛运动。
2、平抛运动的性质
做平抛运动的物体只受到
力的作用，
( http: / / www.21cnjy.com )由牛顿第二定律可知，其加速度恒为g，所以是
运动；又因重力与速度不在同一条直线上，所以平抛运动是匀变速
运动。
3、平抛运动的处理方法
平抛运动是一种曲线运动，研究平抛运动时可以将平抛运动分解为：
水平方向的
和竖直方向的
运动两个分运动
【自主学习】
一．研究平抛运动轨迹。
判断平抛运动轨迹是否为抛物线
（1）如图5.4-1所示，如果轨迹的确是抛
( http: / / www.21cnjy.com )物线，M1、M2、M3‥‥‥各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有
的形式（
是一个待定的常量）
（2）用刻度尺测量某点的
两个坐标，代入
式中，求出常量
（3）测量其它几个点的
两个坐标，代入上式，看是否满足，如果在误差允许范围内满足，就说明该曲线为
。
2.计算平抛物体的初速度
（1）根据平抛运动在竖直方
( http: / / www.21cnjy.com )向是
运动，由y=
公式，计算出抛体下落到该点所用的时间t=
。
（2）根据平抛运动在水平方向是
运动，由x
=
公式，计算出小球的初速度v0=
二．描绘平抛运动轨迹。(介绍三种参考案例)
1.利用实验室的斜面小槽等器材装配图5
( http: / / www.21cnjy.com ).4-2所示的装置。钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做
运动。每次都使钢球在斜槽上的
位置滚下，钢球在空中做
运动的轨迹就是
的。设法用铅笔描出小球
的位置。通过
次实验，在
上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做
的轨迹。
2．如图5.4-3，倒装的饮料瓶内
( http: / / www.21cnjy.com )装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成
，它显示了
运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根细管的作用，是
。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终
大气压，不受瓶内
的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到
的细水柱。
3.用数码相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹。
4.水平方向与竖直方向各用一实验定性分析
思考讨论：（1）两个相同的弧形轨道上面分别装
( http: / / www.21cnjy.com )有电磁铁，将小球分别吸在电磁铁上，然后切断电源，两球同时开始运动，仔细体会这个实验的设计原理，大家都来说说这个实验观察到的实验结果应该又是什么？
（2）用小锤打击弹簧金属片
( http: / / www.21cnjy.com )，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动。仔细体会这个实验的设计原理，大家都来说说这个实验观察到的实验结果应该又是什么？
5.3实验：研究平抛运动
课中案
一、实验目的
用实验的方法描出平抛运动的轨迹
根据平抛运动的轨迹求其初速度
二、实验原理
1、描点法描绘平抛运动的轨迹，利用实验器材描出物体做平抛运动时轨迹上的几个点，把这些点用平滑的曲线连接起来，就是平抛物体的轨迹。
2、利用平抛物体的运动规律y＝gt2和求出平抛的初速度。
三、实验器材
附带金属小球的斜槽，木板及竖直固定支架，白纸，图钉，刻度尺，三角板，重锤，铅笔等
四、实验步骤
（一）描绘平抛运动的轨迹
① 安装调整斜槽
用图
( http: / / www.21cnjy.com )钉把白纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的轨道上，如小球能在任意位置静止，就表明水平程度已调好。
② 调整木板
用悬挂在槽口的重锤线把
( http: / / www.21cnjy.com )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，固定木板，然后把重锤线方向记录到钉在木板上的白纸上，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
③ 确定坐标原点
把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，O即为坐标原点。
④ 确定小球位置
在木板的平面上用手
( http: / / www.21cnjy.com )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。
⑤描绘运动轨迹
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。
思考：
为什么斜槽的末端必须水平？怎样判定？
② 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为什么小球每次必须都要由静止从斜槽上同一位置滚下？
④怎样确定坐标原点？
⑤怎样描绘运动轨迹？
（二）数据处理
1、验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为，将某点的坐标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都近似成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。
计算平抛物体的初速度
在平抛运动的轨迹上选取分布均匀的若干个点，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＝gt2和，求出小球平抛的初速度，最后算出平均值。
【例1】如图某次实验所描绘平抛物体
( http: / / www.21cnjy.com )的运动轨迹；抛出点在O点，A、B、C三点的坐标为A(x1=0.369m，y1=0.112m)
、B(x2=0.630m，y2=0.306m)、C(x3=0.721m，y3=0.441m)。试根据以上的测量结果计算物体平抛的初速度。
思考讨论：某同学做平抛物体运动的实验时，不慎未定好原点，而且只描出了平抛物体的一部分点，思考如何计算出平抛物体的初速度v0？
提示：纸带处理匀加速运动的公式：
( http: / / www.21cnjy.com )
。平抛运运动在竖直方向是匀加速运动，且加速度为
因此可以利用公式
先求出t，再利用水平方向公式
求出v0。
【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，小方格的边长为L=2.5cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为=
（用L，g表示），其值为
（取g=10m/）。
【当堂检测】
1．有关“研究平抛物体运动”的实验中，小球在斜槽水平出口处的位置如图所示，所谓末端的切线的起点O，即坐标水平轴的原点应该是
(
)
A．A点
B．B点
C．C点
D．D点
2．研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（
）
A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
B．保证小球飞出时，初速度水平
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨道是一条抛物线
3．在做“研究平抛物体运动”实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差
A．斜槽轨道末端切线必须水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次要平衡摩擦力
D．小球每次应从斜槽同一高度释放
4．研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示，下列说法在正确的是(
)
A．A球的初速度越大，走过的水平距离也越大
B．无论A球的水平速度大小如何，他总是和B球同时落地
C．用力大小不一样，A球在水平方向上运动的距离就不一样
D．从这个实验看出，A球在水平方向上的速度和竖直方向上的速度相互影响
5．在做“研究平抛运动”的实验时，让
( http: / / www.21cnjy.com )小球多次沿同一轨道运动，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．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置可以不同
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
6、如图是研究小球的平抛运动时拍摄的闪
( http: / / www.21cnjy.com )光照片的一部分，其背景是边长为5厘米的小方格，重力加速度取g=10米/秒2。由此可知：闪光周期为____
s；小球抛出时的初速度大小为____m/s；
小球到达B点时的速度为____m/s。
图6-6