人教版高中物理必修2第五章 曲线运动3. 实验：研究平抛运动教案(5)

§5.3实验：研究平抛运动

【教材和学情分析】

一、教材分析

《平抛物体的运动》这节内容编排在学生学习了直线运动的规律和牛顿运动定律及《曲线运动》和《运动的合成与分解》这两节内容之后，它既符合学生由易到难，由简到繁的认识规律，又保持了知识的结构性、系统性。

二、学生分析

1、高一学生认识事物的特点是：已经开始习惯抽象逻辑思维，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的来支持。

2、学生在没有学习本节知识之前，已经知道了牛顿运动定律、曲线运动、运动的合成与分解等概念和方法，但没有亲身体验过如何来具体的研究曲线运动。

本节课主要采用实验探究的教学模式，逐步引导学生认识事物的本质。学生通过对实验中种种问题的探究，掌握科学认识物理规律的方法。

【教学目标】

1、知识与技能

（1）能描出平抛运动的轨迹。

（2）会计算平抛物体的初速度。

（3）结合运动分解的知识，明确两个分运动的特点。

（4）知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法；

2、过程与方法

通过学生设计实验，体会物理问题的探究思想和实验设计思想，了解设计实验的基本方法；体会并理解在平面上应用牛顿定律的方法

3、情感、态度价值观

（1）在上一节对平抛运动规律的学习的基础上，通过这一节学生的动手实验，将感性认识和理性思维相结合，使学生获得成功的体验，激发学生学习兴趣和求知的欲望；

（2）鼓励学生去创新和实践，提倡多动脑、动手的创新精神，激发学生创新意识，培养学生创新意识和创新品德；

【教学重点】

平抛运动轨迹的描绘。

【教学难点】

判断平抛运动的轨迹是不是抛物线以及计算平抛物体的初速度。

【教学方法】

自主学习与实验探究相结合，加深对平抛运动的感性认识。

【教学过程】

一、引入新课

提问：你们旅游过吗？请一位同学描述某次旅游经过的主要地点。

板书学生所述地点图，用粉笔将这些点连起来，得到旅游路线图。

小结：两种轨迹图对应两种绘轨迹方法──粉笔的完整轨迹和旅游同学的由一系列点得到的旅游路线（轨迹）图。

平抛运动在空中一瞬即逝，优美的曲线随即成为历史，没有留下什么具体的可供操作的东西，无法研究平抛运动。要详尽研究平抛运动的特点，必须先得到其运动轨迹。

提问：我们如何得到平抛物体的运动轨迹？可以从上述两种留迹法得到启发吗？请设计实验方案。

学生提出实验方案，引导学生分析各个方案：

二、新课教学

展示学习目标及实验探究点(认真阅读教材并结合实验室实际情况选择合适的实验器材和研究方法)

探究点1、如何获得平抛运动的轨迹？

探究点２、如何确定轨迹是否为抛物线？

探究点３、如何根据已有的轨迹求出平抛的

初速度

（一）、如何获得平抛运动的轨迹？ (认真

阅读教材，深刻理解以下三种参考方案，鼓

励学生探索更多方案，选择最适合自己的方

案进行研究)．

【方案一】平抛运动演示仪

实验器材:

斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。

实验装置： 实验步骤：

①安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持水平;

②调整木板:用悬挂在槽口的铅垂线把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且靠近,固定好木板;

③确定坐标轴: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,再利用铅垂线在纸上画出通过O 点的竖直线,即y 轴;

④确定小球释放点:选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放,使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角;

⑤描绘运动轨迹:把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,用铅笔在该位置画上一点,用同样的方法,从同一位置释放小球,在小球运动路线上描下若干点. 注意事项：

1、应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标

纸但不接触；

2、小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，

使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；

3、坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在

木板上的水平投影点。

【方案二】水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹

如图，倒置的饮料瓶内装着水，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，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。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，是保持从喷嘴射出水流的速度

不变，使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通，A 处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到A 处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。

水平喷出的细水柱

显示平抛运动轨迹。

【方案三】频闪照相

数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄约15帧照片。可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图象的方格黑板做背景，就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。

. 原实验的不足之处

(1)斜面小槽配合竖直白纸法不易确定小球平抛运动的位置，实验误差很大，时间很长。

(2)水柱法的轨迹受空气阻力影响大而且不稳定。

(3)这两种方法都没有探究两分运动的性质。

(4)数码摄像机法成本太高不易推广。

总之，3种方法都无法快速、准确地记录小球平抛运动的位置，描出平抛运动的轨迹。汇总讨论结果，我们将采用以下方案来获得：

方案一改进版

实验仪器：平抛运动实验器(J2154)、学生电源、白纸、复写纸实验装置：

实验步骤：

1．按照以下步骤准备实验装置

(1)将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置。调节调