高中物理必修2实验：研究平抛运动教案
教学目标
1、知识与技能
(1)知道平抛运动的特点是初速度方向水平，只有竖直方向受重力作用，运动轨迹是抛物线;
(2)知道平抛运动形成的条件;
(3)理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g;
(4)会用平抛运动规律解答有关问题。
2、过程与方法
(1)在知识教学中应同时进行科学研究过程教育，本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学，应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线：
观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一。
(2)利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法;
(3)在实验教学中，进行控制的思想方法的教育：从实验的设计、装置、操作到数据处理，所有环节都应进行多方面实验思想的教育，“实验的精髓在于控制”的思想，在乎抛物体实验中非常突出。如装置中斜槽末端应保持水平的控制;木板要竖直放置的控制;操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制;在测量小球位置时对实验误差的控制等。
3、情感、态度与价值观
(1)通过重复多次实验，进行共性分析、归纳分类，达到鉴别结论的教育目的，同时还能进行理论联系实际的教育。
(2)在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”。这方面的问题，我国东汉的王充(公元27～97年)历尽心血三十年写成《论衡》一书，全书三十卷八十五篇约三十万字，已有精辟论述，以此渗透爱国主义教育和刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育。
教学重难点
1、教学重点：平抛运动的特点和规律;学习和借鉴本节课的研究方法。
2、教学难点：平抛运动的规律。
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、实验目的
1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹.
2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线.
3.根据平抛运动的轨迹求其初速度.
二、实验原理
1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹.
2.建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y=ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线.
三、实验器材
斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.
四、实验步骤
1.安装调平
将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平，如图所示.
2.建坐标系
用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的x轴.
3.确定球的位置
将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值，然后让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点.用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置.
4.描点得轨迹
取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹.
五、数据处理
1.计算初速度
在小球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，已知g值，利用公式y=2(1)gt2和x=v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值.
2.验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为y=ax2，将某点(如B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，若等式对各点的坐标近似都成立，则说明所描绘的曲线为抛物线.
六、误差分析
1.斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动.
2.确定小球运动的位置时不准确.
3.量取轨迹上各点坐标时不准确.
七、注意事项
1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，将其向两边各轻轻拨动一次，看其是否会加速或减速运动).
2.方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直.
3.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下.
4.坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.
5.小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.
6.在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度.
八.典例剖析
1. 实验器材、实验操作
例1、
(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________.
A.游标卡尺 B.秒表 C.坐标纸 D.天平 E.弹簧测力计 F.重垂线
(2)实验中，下列说法正确的是()
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B.斜槽轨道必须光滑
C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
D.斜槽轨道末端可以不水平
【答案】 (1)C、F(2)A、C
2. 实验数据的处理
例2. 在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度v0=______(用L、g表示)，其值是______.(g取9.8 m/s2)
3. 实验创新设计
例3. 请你由平抛运动原理设计测量弹射器射出弹丸的初速度的实验方法，提供的实验器材：弹射器(含弹丸，见图)，铁架台(带有夹具)，刻度尺.
(1)画出实验示意图.
(2)在安装弹射器时应注意_________________________.
(3)实验中需要测量的量有(并在示意图中用字母标出)
_________________________________________________.
(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中采取的方法是________________________________.
(5)初速度的计算公式：___________________________.
【答案】
(1)由平抛运动的实验原理，可知使弹丸做平抛运动，通过测量下落高度可求出运动时间，再测出水平位移可求出其做平抛运动的初速度，故实验示意图如图所示.
(2)为保证弹丸初速度沿水平方向，弹射器必须保持水平.
(3)应测出弹丸下落的高度y和水平射程x，如图所示.
(4)在不改变高度y的条件下进行多次实验测量水平射程x，然后求水平射程x的平均值，以减小误差.
课后小结
本节课主要内容包括：
1.研究平抛运动在竖直方向是自由落体运动;
2.研究平抛运动在水平方向是匀速直线运动;
3.设计实验获得平抛运动的轨迹.
4.实验的原理、器材、步骤和注意事项
5.对学生的实际操作进行点评
板书
第三节 探究平抛运动的规律
1、抛体运动
(1)条件：具有一定的初速度;忽略空气阻力;只受重力的作用
(2)初速度为水平方向的抛体运动叫做平抛运动。
2、竖直方向的运动规律
(1)受力情况：只受重力作用
(2)初速度情况：无
(3)结论：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
3、水平方向的运动规律
(1)受力情况：不受力
(2)初速度情况：有
(3)结论：平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。
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