2013高中物理 5.4《实验：研究平抛运动》同步导学案 新人教版必修2.doc

5四、实验：研究平抛运动【要点导学】1．平抛运动定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出不考虑空气阻力物体只在重力作用下所做的运动.条件：初速度水平；仅受重力。特点：由于速度方向与受力方向不在一条直线上故平抛运动是曲线运动又受力恒定所以平抛运动是匀变速曲线运动。注意：不要认为曲线运动就一定不是匀变速运动其实物体是否做匀变速运动是由合外力或加速度是否恒定决定的平抛运动加速度恒为重力加速度g根据Δv=gΔt做平抛运动的物体在相等时间内速度的变化是相等的。2．理论探究(1)平抛运动是一复杂的运动如何来探究这个复杂运动的规律呢？根据运动合成与分解的思想可将一个复杂的运动简化为简单的运动去认识可将平抛运动分成水平方向和竖直方向的直线运动。(2)从力的独立作用原理出发分析物体的运动可知平抛运动的物体在水平方向上不受力的作用应做匀速直线运动在竖直方向初速为零只受重力应做自由落体运动。3．实验探究(1)设置与分运动等效的条件进行对比实验①与平抛运动的物体同时自由下落的物体对比。实验1如图1所示用小锤打击弹性金属片金属片把A球沿水平方向抛出同时B球被松开自由下落A、B两球同时开始运动。观察两球是否同时落地。如果同时落地说明什么问题？多次改变小球距地面的高度和打击的力度重复这个实验。如果每次都同时落地说明什么问题？实验观察到改变小球距地高度和打击力度两球总是同时落地说明两者在竖直方向的运动相同即都是自由落体运动。②与平抛运动的物体初速度相同的匀速直线运动对比。实验2在如图2所示的装置中两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC=BD从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上然后切断电源使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验结果是两小铁球同时到达E处发生碰撞。增加或者减小轨道M的高度只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小再进行实验结果两小铁球总是发生碰撞。试分析该实验现象说明了什么?解析将P铁球在水平方向上的运动在不同竖直高度的情况下与Q铁球对比发现P、Q两球总是相遇P球水平方向上的运动不因P球在竖直方向运动的时间长短而改变总是和在水平面上匀速运动的Q球有完全相同的运动情况所以本实验说明了:①平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动；②平抛运动的物体在竖直方向上的分运动不影响水平方向上的分运动分运动各自具有独立性。(2)描绘平抛运动的轨迹建立水平、竖直的直角坐标系通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系获得各分运动的确切情况。描迹法探究平抛运动规律的实验器材和步骤实验器材：斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等.实验步骤：①安装斜槽轨道使其末端保持水平；②固定木板上的坐标纸使木板保持竖直状态小球的运动轨迹与板面平行坐标纸方格横线呈水平方向；③以斜槽末端为坐标原点沿铅垂线画出y轴;④让小球从斜槽上适当的高度由静止释放用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置；⑤重复步骤4在坐标纸上记录多个位置；⑥在坐标纸上作出x轴用平滑的曲线连接各个记录点得到平抛运动的轨迹；⑦在轨迹上取几个点使这些点在水平方向间距相等研究这些点对应的纵坐标y随时间变化的规律。运用此轨迹若已知水平方向上的运动特点可分析竖直方向上的运动特点若已知竖直方向上的运动特点可分析水平方向上的运动特点。比如若在竖直方向上物体做初速度为零的匀加速运动必然是连续相等的时间内位移之差Δy等于常数即Δy=gΔt2从物体抛出计时连续相等的时间内的位移yⅠ、yⅡ……之比为1∶3∶5∶…∶(2n-1)。实验过程注意事项：①保证斜槽末端的切线水平方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行并使小球运动时靠近木板但不接触；②小球每次都从斜槽上同一位置滚下；③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的重心在木板上的水平投影点；④小球在斜槽上开始滚下的位置要适当以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。【范例精析】例1关于平抛运动下列说法正确的是（）A．平抛运动是匀变速运动B．平抛运动是变加速运动C．任意两段时间内加速度相同D．任意两段相等时间内速度变化相同解析本题要把好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性平抛运动的物体只受重力作用故a=g即做匀变速曲线运动A选项正确B选项不对C选项正确。由匀变速运动公式△v=g△t得任意相等的时间内△v相同D正确。例2如图所示是同时开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光照片由此照片你能得出什么结论?解析从闪光照片中可以测出平抛运动的小球在相等时间内的水平位移总相等所以它的水平分运动为匀速直线运动平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上说明它们