高中物理人教版 (2019)必修 第二册实验：探究平抛运动的特点教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册实验：探究平抛运动的特点教学设计，共6页。教案主要包含了实验目标，必备知识，学习效果等内容，欢迎下载使用。
一、实验目标
1．探究平抛运动竖直分运动的特点。
2．探究平抛运动水平分运动的特点。
二、必备知识
1. 实验原理：
2. 实验器材：斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、铅笔、白纸、图钉、小球、刻度尺、垂直线。
3. 实验步骤
4. 数据处理
5. 误差分析
（1）斜槽末端没有调节成水平状态，导致初速度不水平。
（2）坐标原点不够精确
（3）轨迹上的描点不准确等。
6. 注意事项
三、学习效果
1．在“研究平抛物体的运动”的实验中：
(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是
___________________________________________________________________。
(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的。
(3)某同学建立的直角坐标系如图所示，他在安装实验装置和进行实验操作时的失误是_____________________________________________________________。
[解析] (1)将小球放在斜槽末端水平部分，看小球能否保持静止。
(2)用重垂线来确定竖直线最准确。
(3)坐标原点应在平抛起点的重心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时重心在白纸上的水平投影点。
[答案] (1)见解析 (2)重垂线 (3)坐标原点应该是小球在槽口时重心在白纸上的水平投影点
2．在“探究平抛运动的特点”实验中：
(1)关于该实验的注意事项，下列说法正确的是________。
A．小球每次可以从斜槽上不同的位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．建立坐标系时，应该用重垂线来确定y轴
D．要使描绘的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
(2)现让小球多次由同一位置由静止从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，某同学得到的记录纸如图所示，从图中可看出该实验装置存在的问题：
___________________________________________________________________。
[解析] (1)为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A、B错误。建立坐标系时，应用重垂线来确定y轴，故C正确。要使描绘的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确。
(2)由图可知，小球做斜抛运动，可知实验装置中斜槽末端未保持水平。
[答案] (1)CD (2)斜槽末端未保持水平
3．(1)在用描点法做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹，为准确的描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的有________。
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次必须由静止释放小球
C．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降
D．将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，用直尺将点连成折线
(2)某次实验画出小球运动的轨迹如图中曲线所示，A、B、C是曲线上的三个点，取A点为坐标原点，坐标如图所示，重力加速度g取10 m/s2，则小球由A到B的时间t＝______s，小球做平抛运动的初速度v0＝______m/s，小球经过B点时速度为______m/s。
[解析] (1)斜槽的末端保持水平，使得小球有水平初速度，故A正确；每次必须由静止从同一高度下落，使得小球离开时具有相同的速度，故B正确；记录小球经过不同高度的位置时，不需等距离下降，故C错误；小球的运行轨迹是平滑曲线，不能画成折线，故D错误。
(2)A到B和B到C两阶段水平位移相等，所以经历时间相等，在竖直方向有
Δy＝gt2，则有t＝Δyg＝40−15−15×10−210 s＝0.1 s，
平抛运动的初速度为v0＝xt＝20×10−20.1 m/s＝2 m/s，经过B点时，在竖直方向上，由匀变速直线运动推论知vBy＝yAC2t＝0.40.2 m/s＝2 m/s，则小球经过B点时速度为
vB＝v0 2+ vBy 2 ＝ 22 m/s。
[答案] (1)AB (2)0.1 2 22
4．频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用如图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律分析下列问题(g取10 m/s2)。

(1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]。
(2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中OP距离为30 cm，则小球做平抛运动的初速度大小应为______m/s，小球在P点速度大小应为______m/s。
[解析] (1)小球做平抛运动时，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，故频闪仪器A所拍摄的频闪照片为(b)。
(2)竖直方向上，由y＝12gt2得t＝2yg＝2×0.4510 s＝0.30 s，水平方向上v0＝xt＝0.30.3 m/s＝1 m/s，P点小球在竖直方向的速度vy＝gt＝10×0.30 m/s＝3 m/s，则vP＝v02+vy2＝10 m/s。
[答案] (1)(b) (2)1 10
5．同学在研究平抛运动时，发现原来的实验方法不容易确定平抛小球在运动中的准确位置。于是，在实验中用了一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前某处，如图所示，使小球从斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕迹A，将木板向后移动距离x，再使小球从斜槽上同样高度滑下，小球撞在木板上留下痕迹B，将木板再向后移动距离x，小球再从斜槽上同样高度滑下，再得到痕迹C。A、B间的距离为y1，A、C间的距离为y2。若测得木板后移距离x＝10 cm，测得y1＝6.0 cm，y2＝16.0 cm。
(1)根据以上物理量导出测量小球初速度的公式为v0＝____________(用题中所给字母表示，重力加速度为g)。
(2)小球初速度值为________。(保留两位有效数字，g取9.8 m/s2)
[解析] (1)由平抛物体水平方向做匀速运动可以知道，A到B和B到C的时间相同，设为T，因此根据匀变速直线运动规律有Δh＝(y2－y1)－y1＝gT2
水平方向小球做匀速运动，故有v0＝xT，解得v0＝xgy2−2y1。
(2)根据题意代入数据可得v0＝xgy2−2y1≈1.6 m/s。
[答案] (1)xgy2−2y1 (2)1.6 m/s