高中物理《实验：研究平抛运动》优质课教案、教学设计

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5.3 实验 研究平抛运动

实验目的：

(1)用实验方法描绘出平抛物体的运动轨迹； (2)从实验轨迹求出平抛运动物体的初速度。

实验原理：

平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系。

测出曲线上的某一点的坐标 x 和y ，根据重力加速度 g 的数值、利用公式

y =1

gt 2 ， v =求出小球飞行时间 t ，再利用公式 x =v 0 t ，求出小球的水平分速度 动的初速度。

教学重点:

描绘平抛运动的轨迹并利用轨迹研究平抛运动的规律。

教学难点:

利用平抛运动的轨迹研究平抛运动的规律。

实验器材： 斜槽，铁架台，金属小球，木板(附竖直固定支架)，有孔的卡片，坐标纸，图

钉，刻度尺，重锤线，铅笔。

教学方法:

实验探究法

【复习回顾】(引入新课)

1、什么是平抛运动？

2、如何将平抛运动进行分解？

教学过程

3、平抛运动的轨迹有什么特点？（追问：到底是不是抛物线？耳听为虚，眼见为实，本节课从实验角度研究平抛运动）

【进行新课】首先考虑如何获取运动轨迹？教材提供案例： （一）描迹法：

（二）喷水法：结合 PPT 简介 （三）照相法：结合 PPT 简介

本节课采用最经典的第一套方案。实验目的和原理见上方。

首先，请同学们自学实验步骤、注意事项等。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，并使其末端的切线 保持水平。

可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。

2、调整木板：用悬挂在槽口的重锤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,然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，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O ：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点 O ，O 即 为 坐 标 原 点 。4．描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，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、计算初速度：取下白纸，以 O 点为原点画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴，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。

在曲线上选取 A 、

B 、

C 、

D 、

E 、

F 六个不同的点，用刻度尺和三角板测 出它们的坐标 x 和y 。 用公式x ＝v t 和 y 1 gt 2

计算出小球的初速度v ，最后计算出v

2

的平均值。并将有关数据记入表格内

实验注意事项:

(1) 保证斜槽末端的切线必须水平。

(2) 木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触。

0 0 0

(3)坐标原点不在斜槽口的末端，应在槽口上方小球球心处

(4)小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，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；

(5)实验过程中木板不能动

(6)要在平抛轨道上选取距O 点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。

讨论:（通过问题讨论，检验自学成果）

1.如何检验斜槽末端部分是否水平？

2.怎么判断木板面是否竖直?

3.怎么确定坐标原点o，建立直角坐标系?

实验数据的处理（结合PPT 讲解）

在平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F。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。

抛物线的数学表达式为y =ax 2，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，若等式对其他各点的坐标近似都成立，则说明描绘的曲线为抛物线。

2.计算初速度

利用公式y =1

gt 2 ，求出小球飞行时间t，再利用公式x =v t ，求出小球的水平分速度2 0

v

0 ，最后计算出v

0 的平均值，将计算结果填入上面的表格中

实验结论

1.

2.

误差分析

分析本实验中产生实验误差的原因（至少说出两条）

1.

2.

3.

课堂练习（通过练习，加深理解本节实验）

1、在《研究平抛运动》的实验中，为减少空气阻力对小球的影响，所以选择小球时，应选择下列的：（）

A、实心小铁球；

B、空心小铁球；

C、实心小木球；

D、以上三种球都可以；

2、在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材器材中的：[ ]

A、秒表

B、天平

C、重锤线

D、测力计

3、在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是[

]

A．小球平抛的初速度不同B．小球每次做不同的抛物线运动

C．小球在空中运动的时间每次均不同D．小球通过相同的水平位移所用时间均不同

4、下列哪些因素会使本实验的误差增大（）