5.3实验：探究平抛运动的特点（导学案）（解析版）高一物理同步备课系列（人教版2019必修第二册）.docx

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第3节实验：探究平抛运动的特点

导学案

【学习目标】

1.会用实验的方法研究平抛运动的两个分运动。

2.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。

3.通过实验，掌握平抛运动轨迹的获取过程和方法。

【学习重难点】

1.明确平抛运动的研究方法，学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。（重点）

2.能够设计实验方案，掌握平抛运动轨迹的获取过程和方法。（重点难点）

【知识回顾】

1.合运动与分运动

(1)合运动：指在具体问题中，物体实际所做的运动。

(2)分运动：指物体沿某一方向具有某一效果的运动。

2.运动的合成与分解

由分运动求合运动叫作运动的合成；反之，由合运动求分运动叫作运动的分解，即：

3.运动的合成与分解所遵循的法则

(1)运动的合成与分解指的是对位移、速度、加速度这些描述运动的物理量进行合成与分解。

(2)位移、速度、加速度都是矢量，对它们进行合成与分解时遵循平行四边形定则。

【自主预习】

一、抛体运动和平抛运动

1.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用的运动。

2.平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。

3.平抛运动的特点

(1)初速度沿水平方向；

(2)只受重力作用。

二、实验思路

1.思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动。

2.平抛运动的分解方法

由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，可尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。

【课堂探究】

观察与思考：

(1)观察下面几项运动，标枪、篮球和铅球投掷出后时，运动有什么共同的特点吗？

(2)如果忽略空气阻力的影响，那么标枪、篮球和铅球的受力又有什么样的共同特点？

(3)观察下面三幅突变，箭、货物和飞镖投掷出后时，运动有什么共同的特点吗？

(4)如果忽略空气阻力的影响，那么箭、货物和飞镖的受力又有什么样的共同特点？

一、抛体运动和平抛运动

1．抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动。

2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动就叫作平抛运动。

①条件:初速度沿水平方向；忽略空气阻力，只受重力。

②性质：匀变速曲线运动

二、实验思路

思考与讨论：

(1)平抛运动的轨迹是曲线，比较复杂。目前我们比较熟悉的直线运动，根据我们已经学习的运动合成与分解的知识，我们是否将平抛运动也加以分解，并且分解为两个较为简单的直线运动呢？

(2)根据平抛运动速度特点和受力特点，你认为分解为哪两个方向的分运动比较合适？

(3)根据你的判断和分析，你认为你刚刚分解的这两个方向上，物体分别做什么样的运动？

【要点总结】

1.研究方法：(1)建立平面直角坐标系；(2)化曲为直，将运动进行分解。

2.分解方向：水平方向和竖直方向分解平抛运动

3.理论猜想：

初速度

受力情况

运动情况

水平方向

v0

不受力

匀速直线运动

竖直方向

0

G

自由落体运动

思考与讨论:

(1)我们如何研究平抛运动的思路我们清楚了，那么我们如何在水平方向和竖直方向上去验证我们对平抛运动的猜想呢？

(2)你是否可以设计一个实验方案来实现这个目的？说一说你的实验方案和大家分享一下。

三、进行实验

方案一：频闪照相

观看视频，回答以下问题：

1.现象分析：

(1)在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运动是匀速直线运动。

(2)在竖直方向上，两球运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运动是相同的，都是自由落体运动。

2.建系与数据测量：

(1)以抛出点小球球心位置为坐标原点，建直角坐标系。

(2)数据测量和记录

运动点迹

横坐标

纵坐标

A

B

C

D

E

思考与讨论：

(1)通过测量数据是否可以验证物体所做平抛运动的轨迹是抛物线？

(2)根据平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点，由x=v0t和两个方程，是否可以推导出相应的抛物线方程？试试看，如果可以，说明了什么？

(3)根据你推导得到的平抛运动轨迹方程，结合测量数据，你是否可以求出平抛运动的初速度？

方案二：描迹法

步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点

步骤1实验过程:

(1)用小锤敲击弹性金属片，小球A沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被释放，做自由落体运动，观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后；

(2)改变敲击弹性金属片的力度，从而改变A球的水平初速度．判断并观察比较两球落地的时间和运动轨迹；

(3)观察结果：可以观察到两个小球同时落地．改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，两个小球仍同时落地．

(4)实验结论：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动．

实验也可以通