1、5.4 實驗：研究平拋運動教學目標知道平拋運動可以分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。設計實驗來驗證這個結論，加強感官印象，加深對平拋運動特點的理解。能夠設計實驗得到物體做平拋運動的軌跡，能夠對平拋運動軌跡進行研究得到結論。能夠通過對平拋運動軌跡的研究計算平拋運動物體的初速度。教學重點如何設計實驗。如何處理實驗數據。通過實驗處理結果加深對平拋運動的理解教學過程師：在上節課的學習中我們通過理論研究了解到平拋運動可以分解水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。本節課我們的學習目標就是通過設計實驗來驗證我們通過理論分析得到的結論是否正確。一、水平方向的運動規律師：首先我們先

2、來研究平拋運動水平方向的運動規律。理論分析知平拋運動水平方向的運動規律是勻速直線運動。那么請同學們設計一個實驗方案來驗證這個結論。學生思考討論，5分鐘后，請各組派一個代表發言。大家共同討論。師：綜合大家的思想，為了驗證這個結論，實驗設計的方向是能夠觀察到初速度為的平拋運動水平方向的運動與速度為的水平方向的勻速直線運動運動情況相同。為此我們取兩個物體，一個物體A以某一速度在水平方向做勻速直線運動，另一個物體B以同樣速度為初速度做平拋運動，根據理論，結果應該是AB兩物體水平方向的相對位置不變，如果兩物體出發點的水平坐標相同，則在運動過程中AB兩物體始終處于同一豎直方向，即水平位置始終相同。師：根據

3、這個思想，我這里有個實驗案例供大家參考。兩個相同的弧形軌道上面分別裝有電磁鐵，將小球分別吸在電磁鐵上，然后切斷電源，兩球同時開始運動，仔細體會這個實驗的設計原理，大家都來說說這個實驗觀察到的實驗結果應該又是什么？生：觀察到的結果應該是兩球相撞。有條件的帶領學生做實驗，驗證學生的猜想。無條件的帶領學生觀看視頻動畫。（平拋與勻速直線運動的比較）【實驗表明】:平拋運動水平方向的運動規律是勻速直線運動。二、豎直方向的運動規律師：接著我們研究平拋運動豎直方向的運動規律。理論分析知平拋運動豎直方向的運動規律是自由落體運動。兩樣請同學們設計一個實驗方案來驗證這個結論。學生思考討論，5分鐘后，請各組派一個代表

4、發言。大家共同討論。師：綜合大家的思想，為了驗證這個結論，實驗設計的方向是能夠觀察到從某高度H做平拋運動的物體豎直方向的運動跟從同一高度H自由下落的物體的運動情況相同。為此我們取兩個物體，主要就是取兩個物體，一個物體A從某一高度H做自由落體運動，另一個物體B以某一速度從同一高度H做平拋運動，如果它們同時出發，根據理論，結果應該它們豎直方向運動情況一樣，AB兩物體豎直方向的相對位置不變，運動過程中AB兩物體始終處于同一水平方向，即豎直位置始終相同。師：根據這個思想，我這里有個實驗案例供大家參考。用小錘打擊彈簧金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時B球被松開，自由下落。A、B兩球同時開始運動。仔

5、細體會這個實驗的設計原理，大家都來說說這個實驗觀察到的實驗結果應該又是什么？生：觀察到的結果應該是兩球同時落體，因為對于“同時”用眼睛不容易確定，但我們可以聽聲音，如果是一個聲音，說明同時落地。有條件的帶領學生做實驗，驗證學生的猜想。無條件帶領學生看視頻文件：平拋豎起方向運動；觀看動畫：平拋與自由落體綜合觀看動畫：平拋物體的運動【實驗表明】:平拋運動豎直方向的運動自由落體運動。三、通過實驗獲得平拋運動軌跡水平噴出的細水柱顯示平拋運動軌跡。A師：剛才的演示實驗中，我們進行的都是定性的觀察，如果要定量地對平拋運動進行研究，我們首先必須設法描繪物體做平拋運動的軌跡。師：為了獲得平拋運動的軌跡，我這里

6、提供幾種方法供同學們自己選擇方法1：用水流研究平拋物體的運動如圖，倒置的飲料瓶內裝著水，瓶塞內插著兩根兩端開口的細管，其中一根彎成水平，且水平端加接一段更細的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細水柱，它顯示了平拋運動的軌跡。設法把它描在背后的紙上就能進行分析處理了。插入瓶中的另一根細管的作用，是保持從噴嘴射出水流的速度不變，使其不隨瓶內水面的下降而減小。這是因為該管上端與空氣相通，A處水的壓強始終等于大氣壓，不受瓶內水面高低的影響。因此，在水面降到A處以前的很長一段時間內，都可以得到穩定的細水柱。方法2:用數碼照相機或數碼攝像機記錄平拋運動的軌跡 數碼相機大多具有攝像功能，每秒鐘拍

7、攝約15幀照片。可以用它拍攝小球從水平桌面飛出后做平拋運動的幾張連續照片。如果用數學課上畫函數圖象的方格黑板做背景，就可以根據照片上小球的位置在方格紙上畫出小球的軌跡。方法3:斜面、小槽、小球等實驗儀器(實驗室最常用的一種方法)實驗圖如下：1、將平拋運動實驗器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的拋射端處于水平位置。調節調平螺絲，觀察重垂線或氣泡水準，使面板處于豎直平面內，卡好定位板。2、將描跡記錄紙襯墊一張復寫紙或打字蠟紙，緊貼記錄面板用壓紙板固定在面板上，使橫坐標x軸在水平方向上，縱坐標y軸沿豎直方向向下(若用白紙，可事先用鉛筆在紙上畫出x、y坐標軸線)，并注意使坐標原點的位置在平拋物體(鋼球)

8、的質心(即球心)離開軌道處。3、把接球擋板拉到最上方一格的位置。4、將定位板定在某一位置固定好。鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運動，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋出。5、下落的鋼球打在向面板傾斜的接球擋板上，同時在面板上留下一個印跡點。6、再將接球擋板向下拉一格，重復上述操作方法，打出第二個印跡點，如此繼續下拉接球擋板，直至最低點，即可得到平拋的鋼球下落時的一系列跡點。7、變更定位板的位置，即可改變鋼球平拋的初速度，按上述實驗操作方法，便可打出另一系列跡點。8、取下記錄紙，將各次實驗所記錄的點分別用平滑曲線連接起來，即可得到以不同的初速度做平拋運動的軌跡圖線。如圖所示。實驗注意事項：（

9、）必須保證記錄面板處于豎直平面內，使平拋軌道的平面靠近板面。（）調節斜槽末端水平，使小球飛出時的速度是水平方向。可將小球放于此處調節到小球不會左右滾動即可。（）貼坐標紙時，可以用重錘線幫助完成，使重錘線與坐標紙的一條線重合，則這條線就是縱坐標。（）坐標原點是斜槽末端處小球球心的位置。（）每次從同一高度無初速釋放小球。（）選取軌跡上離原點較遠的點來測量x, y的值可減小誤差。描點時，應使視線與所描的點齊平。觀看實驗動畫：研究平拋運動實驗3改進版圖2在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用右圖所示的裝置，將一塊平木板釘上復寫紙和白紙，豎直立于槽口前某處，使小

10、球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡A；將木板向后移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡B；又將木板再向后移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，再得到痕跡C。以此也能得到軌跡。師：改進版與原版有什么估點？生：得出的用來描軌跡的點的水平距離相等，根據平拋運動的特點，相鄰兩點間的時間間隔應該是一樣的。四、對平拋運動軌跡的研究師：通過實驗我們手頭上已經有了好幾條平拋運動的軌跡了，根據平拋運動的軌跡我們能得出平拋運動水平方向勻速，豎直方向自由落體這樣的結論嗎？怎樣判斷？生：能，根據理論如果物體做平拋運動，則任一時刻物體的坐標應該為（，），并且得

11、到平拋運動的軌跡方程，對于一個確定的平拋運動，是一個常量，所以平拋運動物體任一時刻的位置坐標x、y應該滿足。我們在得到的平拋運動軌跡上任選幾個點，測量出坐標，看y與x2的比值是否是一個常量。如果是，說明物體做的是平拋運動。五、計算平拋運動的初速度師：根據平拋運動的軌跡如何求解平拋運動的初速度呢？生：根據公式有例1、平拋物體的運動規律可以概括為兩點：一是水平方向上做勻速直線運動；二是豎直方向上做自由落體運動。為了研究平拋物體的運動，可做這樣的實驗：如圖所示，用小錘打擊彈性金屬片，A球水平飛出，同時B球被松開，做自由落體運動。兩球同時落到地面。則這個實驗（）A只能說明上述規律中的第一條B只能說明上

12、述規律中的第二條C不能說明上述規律中的任何一條D能同時說明上述兩條規律。【解析】：該題考查對平拋運動及其分運動的理解，同時考查探究問題的思維能力。實驗中A球做平拋運動，B球做自由落體運動，兩球同時落地說明A球平拋運動的豎直分運動和B球相同，而不說明A球的水平分運動是勻速直線運動，所以B項正確。A、C、D三項都不對。故本題選擇B。例2、在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長為，若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為=_（用L，g表示），其值為_（取g=9.8m/）。【解析】：根據題意，仔細審查圖中a、b、c、d四點的相對

13、位置，發現相鄰的兩點間的水平距離均為2L，這里就隱含著“物體在相鄰的兩點間運動時間相等”的條件，設這相等時間為，由于豎直方向是加速度為g的勻加速運動，由可得，再由水平方向是勻速運動得，聯立上述兩式解得。例3、如圖所示，是用頻閃照相得到的一個平拋小球的照片，照相機每隔相等時間曝光一次，拍照時，不能保持底片的上邊緣是水平，請用合理的辦法確定圖中重力加速度方向（保留作圖痕跡）。若圖距與實際距離之比為1：10。在這種情況下，若只用刻度尺，如何求得該小球的初速度v0和曝光時間間隔T？(重力加速度g已知) （1）寫出測量的主要步驟和需要測量的物理量，并在圖上標出有關物理量的符號； （2）用測得的物理量和有關常量，寫出計算該小球初速度v0的表達式v0= .xxy1y2【解析】：把首末兩點相連并且三等份，各等份點與對應順序的照片上的點相連，即是重力加速度所在的直線，并標明方向.