第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.會用實(shí)驗(yàn)的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)。2.學(xué)會用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。3.通過實(shí)驗(yàn)，掌握平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取過程和方法?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】 1.明確平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法，學(xué)會用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。（重點(diǎn)）2.能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，掌握平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取過程和方法。（重點(diǎn)難點(diǎn)）【知識回顧】1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)(1)合運(yùn)動(dòng)：指在具體問題中，物體實(shí)際所做的運(yùn)動(dòng)。(2)分運(yùn)動(dòng)：指物體沿某一方向具有某一效果的運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解由分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)叫作運(yùn)動(dòng)的合成；反之，由合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)叫作運(yùn)動(dòng)的分解，即：3.運(yùn)動(dòng)的合成與分解所遵循的法則(1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解指的是對位移、速度、加速度這些描述運(yùn)動(dòng)的物理量進(jìn)行合成與分解。(2)位移、速度、加速度都是矢量，對它們進(jìn)行合成與分解時(shí)遵循平行四邊形定則?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)1.拋體運(yùn)動(dòng)：以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力作用的運(yùn)動(dòng)。2.平拋運(yùn)動(dòng)：初速度沿水平方向的拋體運(yùn)動(dòng)。3.平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)初速度沿水平方向；(2)只受重力作用。二、實(shí)驗(yàn)思路1.思路：把復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)分解為不同方向上兩個(gè)相對簡單的直線運(yùn)動(dòng)。2.平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法由于物體是沿著水平方向拋出的，在運(yùn)動(dòng)過程中只受到豎直向下的重力作用，可嘗試將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的分運(yùn)動(dòng)和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)?！菊n堂探究】觀察與思考：(1)觀察下面幾項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，標(biāo)槍、籃球和鉛球投擲出后時(shí)，運(yùn)動(dòng)有什么共同的特點(diǎn)嗎？(2)如果忽略空氣阻力的影響，那么標(biāo)槍、籃球和鉛球的受力又有什么樣的共同特點(diǎn)？(3)觀察下面三幅突變，箭、貨物和飛鏢投擲出后時(shí)，運(yùn)動(dòng)有什么共同的特點(diǎn)嗎？(4)如果忽略空氣阻力的影響，那么箭、貨物和飛鏢的受力又有什么樣的共同特點(diǎn)？一、拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)1．拋體運(yùn)動(dòng)：以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力的作用，這時(shí)的運(yùn)動(dòng)叫作拋體運(yùn)動(dòng)。2．平拋運(yùn)動(dòng)：初速度沿水平方向的拋體運(yùn)動(dòng)就叫作平拋運(yùn)動(dòng)。①條件:初速度沿水平方向；忽略空氣阻力，只受重力。②性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)二、實(shí)驗(yàn)思路思考與討論：(1)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線，比較復(fù)雜。目前我們比較熟悉的直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)合成與分解的知識，我們是否將平拋運(yùn)動(dòng)也加以分解，并且分解為兩個(gè)較為簡單的直線運(yùn)動(dòng)呢？(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)速度特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，你認(rèn)為分解為哪兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)比較合適？(3)根據(jù)你的判斷和分析，你認(rèn)為你剛剛分解的這兩個(gè)方向上，物體分別做什么樣的運(yùn)動(dòng)？【要點(diǎn)總結(jié)】1.研究方法：(1)建立平面直角坐標(biāo)系；(2)化曲為直，將運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解。2.分解方向：水平方向和豎直方向分解平拋運(yùn)動(dòng)3.理論猜想：初速度受力情況運(yùn)動(dòng)情況水平方向v0不受力勻速直線運(yùn)動(dòng)豎直方向0G自由落體運(yùn)動(dòng)思考與討論:(1)我們?nèi)绾窝芯科綊佭\(yùn)動(dòng)的思路我們清楚了，那么我們?nèi)绾卧谒椒较蚝拓Q直方向上去驗(yàn)證我們對平拋運(yùn)動(dòng)的猜想呢？(2)你是否可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的？說一說你的實(shí)驗(yàn)方案和大家分享一下。三、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案一：頻閃照相觀看視頻，回答以下問題：1.現(xiàn)象分析：(1)在水平方向上，平拋運(yùn)動(dòng)在通過相等的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離相同，即水平方向上的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)在豎直方向上，兩球運(yùn)動(dòng)經(jīng)過相等的時(shí)間，下落相同的高度，即在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)是相同的，都是自由落體運(yùn)動(dòng)。2.建系與數(shù)據(jù)測量：(1)以拋出點(diǎn)小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，建直角坐標(biāo)系。(2)數(shù)據(jù)測量和記錄運(yùn)動(dòng)點(diǎn)跡橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)ABCDE思考與討論：(1)通過測量數(shù)據(jù)是否可以驗(yàn)證物體所做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線？(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，由x=v0t和兩個(gè)方程，是否可以推導(dǎo)出相應(yīng)的拋物線方程？試試看，如果可以，說明了什么？(3)根據(jù)你推導(dǎo)得到的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡方程，結(jié)合測量數(shù)據(jù)，你是否可以求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度？方案二：描跡法步驟1：探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)步驟1實(shí)驗(yàn)過程:(1)用小錘敲擊彈性金屬片，小球A沿水平方向飛出，做平拋運(yùn)動(dòng)；同時(shí)小球B被釋放，做自由落體運(yùn)動(dòng)，觀察兩球的運(yùn)動(dòng)軌跡，比較它們落地時(shí)間的先后；(2)改變敲擊彈性金屬片的力度，從而改變A球的水平初速度．判斷并觀察比較兩球落地的時(shí)間和運(yùn)動(dòng)軌跡；(3)觀察結(jié)果：可以觀察到兩個(gè)小球同時(shí)落地．改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，兩個(gè)小球仍同時(shí)落地．(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)也可以通過聽兩個(gè)小球落地聲音來判斷兩個(gè)小球是否同時(shí)落地，若兩個(gè)小球落地時(shí)只有一個(gè)聲音，表明兩個(gè)小球同時(shí)落地．步驟2：探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)器材：平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器，小鋼球，刻度尺，白紙，復(fù)寫紙，2塊三角板，鉛筆．步驟2實(shí)驗(yàn)過程:(1)按照如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置．(2)將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上．(3)調(diào)節(jié)斜槽M末端水平．(4)讓鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)．鋼球落到傾斜的擋板上后，就會擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡．(5)上下調(diào)節(jié)擋板N，通過多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)的多個(gè)位置．(6)用平滑曲線把這些印跡連接起來，就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(7)根據(jù)軌跡確定水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．①根據(jù)步驟1得出的平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，取“相等的時(shí)間間隔”。根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式h＝gt2/2我們可以得出，在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)物體所發(fā)生的位移之比為1:3:5:…:(2n＋1)，那么我們就可以從坐標(biāo)系的縱軸上選取長度分別為h,3h,5h的相鄰線段，即選取縱坐標(biāo)分別為h,4h,9h的三個(gè)點(diǎn)，如圖所示．②在平拋的軌跡上找出水平分運(yùn)動(dòng)在相鄰相等的時(shí)間間隔里所到達(dá)的位置，例如O、A、B、C等點(diǎn)，就找出了水平分運(yùn)動(dòng)在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)所發(fā)生的位移．③相等時(shí)間內(nèi)水平方向的位移在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，進(jìn)而確定水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是勻速直線運(yùn)動(dòng)．步驟2建系與數(shù)據(jù)處理：(1)以拋出點(diǎn)小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，建直角坐標(biāo)系。(2)用平滑的曲線擬合平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。(3)數(shù)據(jù)測量和記錄運(yùn)動(dòng)點(diǎn)跡橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)ABCDE思考與討論：(1)通過測量數(shù)據(jù)是否可以驗(yàn)證物體所做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線？(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，由x=v0t和兩個(gè)方程，是否可以推導(dǎo)出相應(yīng)的拋物線方程？(3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)，請作出y與x2的圖像，由畫出的圖像，我們是否可以判定平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線？(4)根據(jù)你推導(dǎo)得到的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡方程，結(jié)合測量數(shù)據(jù)，你是否可以求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度？注意事項(xiàng)：(1)為了保證實(shí)驗(yàn)精度，必須保證背板處于豎直平面內(nèi)，使平拋軌道的平面靠近板面。(2)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止落下．(3)坐標(biāo)原點(diǎn)：坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在背板上的投影點(diǎn)．誤差分析：(1)安裝斜槽時(shí)，其末端不水平．(2)鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)受空氣阻力影響．(3)鋼球每次滾下的初位置不相同．(4)建立坐標(biāo)系時(shí)，誤將斜槽口在背板上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn).課堂小結(jié)：【自我測評】1．如圖所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，同時(shí)B球被松開，自由下落。下列判斷正確的是（）A．可以觀察到B球先落地B．若A、B兩球同時(shí)落地說明A球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)C．若A、B兩球同時(shí)落地說明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．若擊打彈性金屬片力度變小，則B球可能先落地【答案】B【詳解】AD．金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地。改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，故AD錯(cuò)誤；BC．若A、B兩球同時(shí)落地說明A球在豎直方向上與B球運(yùn)動(dòng)情況相同，即做自由落體運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，B正確。故選B。2．如圖甲所示，錘子敲擊彈簧片后小球P做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)小球Q做自由落體運(yùn)動(dòng)。圖乙是頻閃相機(jī)拍下的兩小球下落過程中不同時(shí)刻的位置。下列關(guān)于兩小球下落過程的描述，正確的是（

）A．任意時(shí)刻兩小球豎直方向的速度大小相等B．任意時(shí)刻兩小球的速度大小相等C．兩小球在豎直方向的加速度不相等D．增大敲擊彈簧片力度，小球P在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間更長【答案】A【詳解】AC．小球P做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直向做自由落體運(yùn)動(dòng)。小球Q做自由落體運(yùn)動(dòng)，故任意時(shí)刻兩小球豎直方向速度的大小和加速度相等，故A正確，C錯(cuò)誤；B．任意時(shí)刻兩小球豎直方向速度的大小相等，而小球P還具有水平速度，則任意時(shí)刻兩小球的速度大小不相等，故B錯(cuò)誤；D．平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間只與小球下落的高度有關(guān)，則增大敲擊彈簧片力度，小球P在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，故D錯(cuò)誤。故選A。3．“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)中將小球在不同時(shí)刻的位置記錄在豎板上，以小球平拋起點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，可以得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（自由落體），則，整理可得，軸正方向向下，根據(jù)解析式可知小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一段開口向下的拋物線。故選B。4．如圖所示，是兩個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)裝置，對于這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識，下列說法正確的是（）A．甲圖中，兩球同時(shí)落地，說明平拋小球在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)B．甲圖中，兩球同時(shí)落地，說明平拋小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)C．乙圖中，兩球恰能相遇，說明平拋小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．乙圖中，兩球恰能相遇，說明平拋小球在水平方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)【答案】BC【詳解】AB．甲圖中，兩球同時(shí)落地，說明平拋小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，B正確，A錯(cuò)誤；CD．乙圖中，兩球恰能相遇，說明平拋小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。5．某學(xué)習(xí)小組用實(shí)驗(yàn)探究“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”。（1）在圖1中用小錘敲擊鐵片，觀察到A、B兩個(gè)小球，則說明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做運(yùn)動(dòng)。（2）在圖2中同時(shí)斷電后P、Q兩個(gè)小球同時(shí)沿著斜槽滾下，觀察到P、Q兩個(gè)小球撞在一起，則說明平拋運(yùn)動(dòng)在方向上做運(yùn)動(dòng)。（3）圖3是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究平拋運(yùn)動(dòng)的裝置。以下實(shí)驗(yàn)過程的一些做法，其中合理的有（多選）。A．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．每次小球應(yīng)從同一位置由靜止釋放【答案】同時(shí)落地自由落體水平勻速直線AC/CA【詳解】（1）[1][2]由于任意高度，平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)都會同時(shí)落地，說明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；（2）[3][4]在圖2中同時(shí)斷電后P、Q兩個(gè)小球同時(shí)沿著斜槽滾下，觀察到P、Q兩個(gè)小球撞在一起，則說明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；（3）[5]A．為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)初速度水平，安裝斜槽軌道，使其末端保持水平，故A正確；BC．為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)初速度相同，故每次小球應(yīng)從同一位置由靜止釋放，故B錯(cuò)誤，C正確。故選AC。6．某次實(shí)驗(yàn)中用頻閃照相技術(shù)拍下的兩小球運(yùn)動(dòng)的頻閃照片如圖所示，拍攝時(shí)，光源的頻閃頻率為，a球從A點(diǎn)水平拋出的同時(shí)，b球從與A點(diǎn)等高的B點(diǎn)開始無初速度下落，背景小方格為相同的正方形，重力加速度g取，不計(jì)空氣阻力。（1）比較a、b兩小球的運(yùn)動(dòng)軌跡能確定平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)是（填標(biāo)號）。A．自由落體運(yùn)動(dòng)

B．勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）照相機(jī)拍攝相鄰兩張照片的時(shí)間間隔為s，并結(jié)合照片可知背景小方格的邊長為m．【答案】A0.10.05【詳解】（1）[1]由于a、b兩小球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，且相同時(shí)刻處于同一高度，因此平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。故選A。（2）[2]由于光源的頻閃頻率為，因此照相機(jī)拍攝相鄰兩張照片的時(shí)間間隔為根據(jù)可得背景小方格的邊長為。7．如圖甲所示，用小錘輕擊彈性金屬片，小球向水平方向飛出，同時(shí)小球被松開，豎直向下運(yùn)動(dòng)。（1）用不同的力度擊打彈性金屬片，可以觀察到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。（均填“改變”或“不變”）（2）用頻閃照相的方法研究小球、的運(yùn)動(dòng)情況，得到它們在運(yùn)動(dòng)過程中的頻閃照片如圖乙所示。從照片分析可知，小球。（填選項(xiàng)前的字母）A．在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B．在水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D．在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)【答案】改變不變AD/DA【詳解】（1）[1][2]根據(jù)題意，由圖甲可知，用不同的力度擊打彈性金屬片時(shí)，小球A獲得的初速度不一樣，則可以觀察到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡改變，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡不變。（2）[3]AB．根據(jù)題意，由圖乙可知，小球A在相等時(shí)間內(nèi)水平位移相等，則在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，A正確；CD．根據(jù)題意，由圖乙可知，豎直方向上，小球A與小球B的運(yùn)動(dòng)情況相同，則小球A在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。8．在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是。A．重垂線

B．秒表C．彈簧測力計(jì)

D．天平（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，實(shí)驗(yàn)前要檢查斜槽末端是否水平，請簡述你的檢查方法：。（3）關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是。A．小球釋放的初始位置越高越好B．每次小球要從同一高度由靜止釋放C．實(shí)驗(yàn)前要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上