必修二第五章第四節(jié) 實(shí)驗(yàn):研究平拋運(yùn)動導(dǎo)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
預(yù)習(xí)平拋運(yùn)動特點(diǎn)規(guī)律,預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理、目的要求、材料用具和方法步驟。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1、實(shí)驗(yàn)原理:描點(diǎn)法描繪平拋運(yùn)動的軌跡,利用實(shí)驗(yàn)器材描出物體做平拋運(yùn)動時軌跡上的幾個點(diǎn),把這些點(diǎn)用平滑的曲線連接起來,就是平拋物體的軌跡了;然后利用平拋物體的運(yùn)動規(guī)律既可求出平拋的初速度。
2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
3、實(shí)驗(yàn)器材:附帶金屬小球的斜槽,木板及豎直固定支架,白紙,圖釘,刻度尺,三角板,重錘,鉛筆等
4、實(shí)驗(yàn)步驟:① 安裝調(diào)整斜槽 用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定斜槽,可用平衡法調(diào)整斜槽,即將小球輕放在斜槽平直部分的軌道上,如小球能在任意位置靜止,就表明水平程度已調(diào)好。
② 調(diào)整木板 用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行,然后把重錘線方向記錄到釘在木板上的白紙上,固定木板,使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中,木板與斜槽的相對位置保持不變。
③ 確定坐標(biāo)原點(diǎn) 把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點(diǎn)O,O即為坐標(biāo)原點(diǎn)。
④ 描繪運(yùn)動軌跡 用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上,不斷調(diào)整筆尖的位置,使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖,然后就用鉛筆在該處白紙上點(diǎn)上一個黑點(diǎn),這就記下了小球球心所對應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同,用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙,用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動的軌跡。
三、提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中
疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、知道平拋運(yùn)動的特點(diǎn)規(guī)律
2、熟練的利用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動的軌跡
3、應(yīng)用平拋運(yùn)動的規(guī)律求出平拋運(yùn)動的初速度
學(xué)習(xí)的重點(diǎn)難點(diǎn):描繪軌跡求出平拋初速度。
二、學(xué)習(xí)過程
探究一、描繪平拋運(yùn)動的軌跡
利用實(shí)驗(yàn)室的斜面小槽等器材裝配圖所示的裝置。鋼球從斜槽上同一位置滾下,鋼球在空中做平拋運(yùn)動的軌跡就是一定的。設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置。通過多次實(shí)驗(yàn),在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置,連起來就得到鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
① 安裝調(diào)整斜槽,使斜槽末端處于水平。為什么斜槽的末端必修水平?怎樣判定?
② 調(diào)整木板 用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行。為什么木板必修與小球下落的豎直面平行?若不平行會帶來什么誤差?
③ 確定坐標(biāo)原點(diǎn) 。斜槽的末端是平拋的坐標(biāo)原點(diǎn)嗎?為什么?應(yīng)該怎樣確定?
④ 描繪運(yùn)動軌跡 用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上,不斷調(diào)整筆尖的位置,使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖,然后就用鉛筆在該處白紙上點(diǎn)上一個黑點(diǎn),這就記下了小球球心所對應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同,用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙,用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動的軌跡。
探究二、平拋運(yùn)動物體在水平方向的運(yùn)動規(guī)律
在平拋運(yùn)動的軌跡上找到每隔相等時間物體所到達(dá)的位置;測量兩相鄰位置間的水平位移,分析這些位移的特點(diǎn)。
1、怎樣才能找到軌跡上每隔相等時間平拋物體所到達(dá)的位置呢?
2、把你設(shè)想的方法與你周圍的同學(xué)交流。
3、選擇最科學(xué)的方法,利用描繪的軌跡進(jìn)行分析論證。
4、得出結(jié)論:
探究三、求平拋物體的初速度
在軌跡上任取一點(diǎn),測出拋出點(diǎn)到該點(diǎn)的豎直高度,根據(jù)h=12 gt2 求出時間;然后測出該點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水平位移,根據(jù)X=Vt求出平拋的水平速度V
三、反思總結(jié)
1、描繪平拋運(yùn)動軌跡的過程方法
2、利用描繪的軌跡求平拋的初速度
四、當(dāng)堂檢測
1 在“探究平拋運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律”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.讓小球多次從 位置上滾下,記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。
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)的豎直線。
C.取下白紙,以O(shè)為原點(diǎn),以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線畫平拋運(yùn)動物體的軌跡。
⑴ 完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上。
⑵上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 。
2 如圖所示是研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)裝置簡圖,圖是實(shí)驗(yàn)后白紙上的軌跡圖。
⑴ 說明圖中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。
⑵ 說明判斷槽口的切線是否水平的方法。
⑶ 實(shí)驗(yàn)過程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運(yùn)動的軌跡,進(jìn)行這一步驟時應(yīng)注意什么?
3在“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)只在豎直板面上記下了重錘線y的方向,但忘記了平拋的初位置,在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡,如圖所示,F(xiàn)在曲線上取A、B兩點(diǎn),量出它們到y(tǒng)軸的距離,AA’=x1,BB’=x2,以及AB的豎直距離h,用這些可以求出求得小球平拋時的初速度為多大?
4 在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長L=1.25cm,若小球在平拋運(yùn)動途中的幾個位置如圖中a、b、c、d所示,則小球平拋的初速度為v0= (用L、g表示),其值是 。(g取9.8m/s2)
課后練習(xí)與提高
1、一個同學(xué)在《研究平拋物體的運(yùn)動》實(shí)驗(yàn)中,只畫出了如圖1所示的一部分曲線,于是他在曲線上取水平距離 相等的三點(diǎn)A、B、C,量得 = 0.2m。又量出它們之間的豎直距離分別為h1 = 0.1m,h2 = 0.2m,利用這些數(shù)據(jù),可求得:
(1)物體拋出時的初速度為 m/s;
(2)物體經(jīng)過B時豎直分速度為 m/s;
(3)拋出點(diǎn)在A點(diǎn)上方高度為 m處。
2、 某同學(xué)做平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)時,在白紙上只畫出了表示豎直向下方向的 Y軸和平拋物體運(yùn)動軌跡的后一部分,而且漏標(biāo)了拋出點(diǎn)的位置, 如圖所示.這位同學(xué)希望據(jù)此圖能測出物體的初速度,請你給他出出主意:
(1) 簡要說明據(jù)此圖測定該物初速度的方法________.
(2) 需要增加的測量工具有_____________________.
(3) 用測量出的物理量表示測量的結(jié)果:v0=______________
3、如圖所示,為一平拋物體運(yùn)動的閃光照片示意圖,照片與實(shí)際大小相比縮小10倍.對照片中小球位置進(jìn)行測量得:1與4閃光點(diǎn)豎直距離為1.5 cm,4與7閃光點(diǎn)豎直距離為 2.5 cm,各閃光點(diǎn)之間水平距離均為0.5 cm.則
(1)小球拋出時的速度大小為多少?
(2)驗(yàn)證小球拋出點(diǎn)是否在閃光點(diǎn)1處,若不在,則拋出點(diǎn)距閃光點(diǎn)1的實(shí)際水平距離和豎直距離分別為多少?(空氣阻力不計(jì),g=10 m/s2)
4、如圖所示為一小球作平拋運(yùn)動的閃光照片的一部分,圖中背景方格的邊長均為5cm,g=10m/s2,那么:
⑴閃光頻率為 Hz;
⑵小球運(yùn)動的初速度的大小是 m/s;
⑶小球經(jīng)過B點(diǎn)時的速度大小為 m/s。
5、下圖是小球平拋運(yùn)動軌跡中的三點(diǎn),測得A、B間和B、C間的水平距離分別為x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B間和B、C間的豎直距離分別為y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,則小球平拋的初速度為 米/秒;小球經(jīng)過B點(diǎn)時的豎直分速度為 米/秒.
6、某學(xué)生在做“研究平拋物體運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中,忘記記下小球做平拋運(yùn)動的起點(diǎn)位置O,A為物體運(yùn)動一段時間后的位置,根據(jù)圖1?7所示,求出物體做平拋運(yùn)動的初速度為______________________ 。
(g取10 m/s2).
當(dāng)堂檢測參考答案
1、解析 ⑴ 同一位置。B注意斜槽末端切線水平。
⑵ 上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是B、A、C。
2、解析 ⑴ 利用拴在槽口處的重錘線畫出y軸,x軸與y軸垂直。
⑵ 將小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滾動,也不向外滾動,說明槽口的末端是水平的。
⑶ 應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。
3、解析 設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時,運(yùn)動時間為t1,豎直方向的位移為y1;到達(dá)B點(diǎn)時,運(yùn)動時間為t2,豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律有
其中y2-y1=h,所以 。
4、解析 2Lg 0.70m/s
由水平方向上ab=bc=cd可知,相鄰兩點(diǎn)的時間間隔相等,設(shè)為T,豎直方向相鄰兩點(diǎn)間距之差相等,Δs=L,則由 Δs=aT2,
即得 T=Δsa =Lg 。
時間T內(nèi),水平方向位移為s=2L,所以
v0=sT =2Lg m/s=0.70m/s。
課后練習(xí)與提高參考答案
1、答: 2 (2分) 1.5 (2分) 0.0125 ( 3分)
2、答:ll.(共12分) (l) 畫出三條兩兩之間等距離 (△x)的與 Y軸平行的豎線,分別與軌跡曲線交于A、B、C三點(diǎn),過這三點(diǎn)各作一條垂直于Y軸的線.測量A、B之間的豎直距離y1和A、C之聞的豎直距離y2,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可算出初速.。4分)
(2) 刻度尺 (2分)
(3) (6分)
3、解:(13分) (1)設(shè)1~4之間時間為T,
豎直方向有:(2.5-1.5)×10-2×10 m=gT2
所以T = 0.1 s (3分)
水平方向:0.5×10-2×3×10 m=v0T
所以v0=1.5 m/s (3分)
(2)設(shè)物體在1點(diǎn)的豎直分速度為v1y
1~4豎直方向:1.5×10-2×10 m=v1yT+ gT2
解得v1y=1 m/s
因v1y≠0,所以1點(diǎn)不是拋出點(diǎn) (2分)
設(shè)拋出點(diǎn)為O點(diǎn),距1水平位移為x m,豎直位移為y m,有:
水平方向 x=v0t
豎直方向:
解得t= 0.1 s (1分)
x=0.15 m=15 cm (2分)
y=0.05 m=5 cm (2分)
即拋出點(diǎn)距1點(diǎn)水平位移為15 cm,豎直位移為5 cm.
4、答:物體豎直方向做自由落體運(yùn)動,無論A是不是拋出點(diǎn), 均成立(式中 為相鄰兩閃光點(diǎn)豎直距離之差,T為相鄰兩閃光點(diǎn)的時間間隔).水平方向有 ( 即相鄰兩點(diǎn)的水平間隔).
由 和 可得 ,代人數(shù)值得 。
,故閃光頻率 .
在B點(diǎn)時的豎直分速度 ,過B點(diǎn)時水平分速度 ,故
5、答案:1.5; 2.0 、
6、答案:2.0m/s
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相關(guān)閱讀:描述圓周運(yùn)動