1、(高中物理必修二) 实 验 一 ： 研 究 平 抛 运 动 教 案 一、教材分析 1本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，它既是前一节运动的合成与分解方法的具体实践 应用，也是后一节抛体运动的规律得出的前提，更是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重 要的地位。 2 课程标准要求学生会用合成与分解的方法分析抛体运动；能分别以物体在水平方向和竖起 方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。 学科教学指导意见要求学生知道平抛运动的受力特点；知道用实验方法得到平抛运动轨迹的 方法；理解确定平抛运动在水平方向做匀速直线运动、竖直方向做自由落体运动所用的方法；知道水 平方向的匀速直线运
2、动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性；体会研究曲线运动的基本方法。 3平抛运动知识在初中不曾出现过。 二、学情分析 1通过前面的学习，学生已经知道了合运动、分运动以及运动的合成与分解所遵循的规律；知 道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法；通过一个多学期的学习，学生已经具备了初步的 实验设计能力和实验操作能力；已经能用数码相机来研究物体的运动。 2学生可能遇到的困难：设计不出验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验装置。 3学生在学习中可能会采取的学习策略：分组讨论，向教师寻求帮助，实验探索，总结反思等。 三、教学目标 1知识与技能目标 （1）知道什么是平抛运动； （2）知道平抛
3、运动的受力特点； （3）理解平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动； （4）知道用描点的方法得到平抛运动轨迹； （5）会用数码相机来研究物体的运动； （6）知道利用平抛运动轨迹来分析平抛运动规律的方法。 2过程与方法目标 （1）通过设计验证抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动的实验，培 养学生的实验设计能力； （2）通过对平抛轨迹的分析，培养学生数据分析与处理能力； （3）经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义； （4）通过分组实验培养学生的交流、合作能力。 3情感态度与价值观目标 （1）通过展示自然、生活和生产中平抛运动的例子，使学生认
4、识到平抛运动的普遍性，同时认 识到物理知识的社会价值； （2）通过实验设计探究，培养学生的设计探究兴趣与热情；体验到探索自然规律的艰辛与喜悦； 培养学生主动与他人合作的精神。 四、教学重点与难点 1教学重点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。 2教学难点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过 程。 五、教学方法与手段 1教学方法：运用物理“科学探究”教学模式实施教学。 2教学手段：实验、多媒体辅助。 六、课前准备 1学生复习力的合成与分解知识； 2教师准备好实验器材和多媒体课件； 3教学环境：多媒体实验室，将准备好的实验器材置于学生看
5、不到的地方。 4教学用具：平抛运动和自由落体运动对比演示仪一套，平抛运动描轨迹演示仪、平抛运动水 流演示仪和平抛运动数码拍摄仪器各四套；多媒体课件。 七、教学过程 1结合生活、生产实际，引入新课 （1）通过视频、图片展示生活、生产中的抛体现象，展示抛体现象的普遍性。 视频：飞机投弹，运动员推铅球 图片：农民抛秧苗 （2）利用对比实验，结合物理学的研究方法，揭示平抛运动的特点 对比实验 一只手一起抛出的两个金属球运动情况基体本相同；一只手一起抛出一个金属球和 一个松软的纸团，它们的运动情况差异很大。 提出问题 造成两次实验差异的原因是什么？即为什么第二次实验的纸团为什么比金属球抛得 近多了？ 分
6、析原因 空气阻力对纸团的影响大。 归纳总结 空气阻力使抛体运动变得复杂，根据从简单到复杂的原则，我们先研究最简单的情 况：将物体水平抛出，物体只在重力作用下的运动，即平抛运动。 2运用“科学探究”教学模式，引导学生探究平抛运动规律 （1）分析讨论，确定研究方法 师生对话 和直线运动相比，平抛运动显然要复杂得多，怎样才能将复杂的运动化简为简单的 运动进行研究？根据上一节的知识，可以将曲线运动分解为两个直线运动。那么如何来分解平抛运动 比较好？因为小球受的力在竖直方向，初速度又是在水平方向，所以将平抛运动分解到水平方向和竖 直方向比较好。 （2）探究平抛运动在竖直方向的运动规律 提出问题 如果将平
7、抛运动视为水平方向的运动和竖直方向的运动的合运动，那么，平抛运动 在竖直方向应是什么运动？ 分析猜想 竖直方向受重力作用，应是自由落体运动。 实验论证 引导性提问：能否设计对比实验来验证猜想？ 分析讨论： 让两个物体同 时开始运动， 一个做自由落体运动，一个做平抛运动，看它们是否同时着地；同时落地则证实猜想。 启发性问题：实验的关键是要解决两物体同时开始平抛运动和自由落体运动。能否利用如图所示 弹性金属片，加上其他装置，实现一个动作同时控制两个小球的运动？ 实验设计： （学生提出、 交流方案；集 体讨论、修改完善，确定最佳设计；与现成仪器对比，借鉴 优良设计。 ） 实验操作：学生代表利用平抛运
8、动和自由落体运动对 比演示仪验证 说明：因为学生是首次碰到类似问题，要设计出两物体同时开始平抛运动 和自由落体运动是有难度的，所以要进行针对性强的引导，给定器材的实验设 计方向明确，可以降低难度。 说明：教师提出这个问题，是充分发挥教师的主导作用，引导研究方向，掌控教学进程， 有利于课堂探究教学的顺利开展。 猜想，如右图所示。 生成性问题：如何判断两个小球是否同时落地？ 分析讨论：看；利用数码相机拍频闪照片；听。课堂上听的方式最简单易行，所以用听的 方式。 实验操作：一位同学演示，全体同学听。 探究结论 平抛运动在竖直方向应是自由落体运动。 （3）探究 平抛运动在水平 方向的运动规律 提出问题
9、 平抛运动在水平方向应是什么运动？ 分析猜想 水平方向不受力，应是匀速直线运动。 实验验证 讨论研究方向：可以通过对比实验或定量测量实验进行验证。 对比实验，即是让两个小球球同时以相同的速度开始运动，一个平抛，一个在水平面上匀速运动， 看相同的时间内，水平方向位移是否相等；相同则证实猜想。 定量测量实验，测出做平抛运动的物体在几段相等时间内的水平位移；依据水平位移是否相等来 判断猜想是否正确。 生成问题：实验中物体平抛运动时间很短，如何测时间和水平位移？ 分析讨论：要充分利用它在竖直方向是自由落体运动的特点。设法通过实验得到平抛运动的轨迹； 在平抛运动的轨迹利用自由落体规律找到每隔相等时间物体
10、所达到的位置。测量出两相邻位置间的水 平位移，看这些位移是否相等。 选择实 验器材，设计 实验方案 用幻灯展出可供选择的实验器材： .用以下器材设计一个对比实验： 两个完全相同的斜槽，一要规格相同的水平槽，两个小球，两个电磁铁（含导线和电源） ； .用以下器材设计一个或多个实验来得到平抛运动的轨迹： 斜面小槽，小钢球，粘了方格纸的木板，铅笔，数码照相机，带水平喷嘴的瓶子，玻璃板。 说明：在验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的教学过程中，让学生参与仪器的设 计探究过程，激发了学生实验探究的动机和创造性思维的火花，培养了学生的设计探究能 力和创新能力。 说明：在讨论过程教师通过提问方式引导教学进
11、程，学生则通过思考、发表见解来发挥其 主体作用。 实验设计：给出足够的时间，分小组设计。 交流设计方案：设计同学介绍方案，其他同学进行质疑或提出改进建议。 方案一：对比实验，将两个斜槽水平对齐，上下放置，如 图所示，用电 磁铁控制两个小球同时开始运动，它们以相同大小的速度同时 离开斜槽，上 面的小球做平抛运动，下面的小球在水平轨道上做匀速直线运 动，若它们在 水平轨道上相碰，则验证猜想。 方案二：让小球从斜槽上滑下，从末端水平抛出， 用数码相机 拍频闪照片。用频闪照片记录了小球所经过的多个位置， 连起来就得 到小球做平抛运动的轨迹。 建议：在平轨迹后方应加一个方格背景，如图所示。 方案三：让水
12、平喷出的细水流来显示平抛的运动轨 迹，在水流 后面竖直放置一块玻璃板，用彩笔描出水流的轨迹。 方案四：让小球每次从斜槽上同一高度滑下，从末 端水平抛出， 用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直的 背景方格纸 上记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。如图所示。 分组 实验 将学生 分成功 12 组， 每种方案都 安排三个小 组进行实验，拿出事先准备好的仪器，学生进行 实验。实验主要器材如下。 说明：给定仪器的目的是为了设计方向更加明确， 降低难度；前三种方案是学生容易想到的，第四种方 案受数码相机影响不易想到；因为方案四可以很好地 培养学生的实验技能，所以可以由教
13、师引导学生提出。 学生可能还有其他方案，教师可以和学生一起进行分 析评价。 数据处理：描轨 迹的如何确定时间？如何判断水平方向是否是匀速运动？ 在平抛运动的轨迹上，取纵坐标为 h，4h，9h 的点，由于竖直方向是自由落体运动，则从抛出点 到这几点所用的时间应分别为 t，2t，3t；如果水平方向是匀速运动，则则从抛出点到这几点的水平位 移应分别是 x，2x，3x。如下图所示。数码相机拍照的则 直接根据频闪间 隔相等确定时间。 交流评价 每种方案请一个小组汇报实验情况，另外两个小组 可进行补充。分 析误差原因。 探究结论 平抛运动在水平方向是匀速直线运动。 3小结提高 说明：教师事先准备好十二组实
14、验，可以提高课堂效率。对于学生提出 的新方案，可以安排学生课后进行操作。 说明：学生常出现的问题是背景板放置不够竖直；槽口 末端没调水平；没有确定好抛出点；没有及时确定 y 轴等。 实验操作前没有提醒学生，目的是增强学生的体验，培养学 生的实验操作能力。出现失误的同学可以课后再做。 在日常生活中观察现象发现问题，则用实验的方法进行研究，是物理学研究中常经历的过程。今 天我们再一次体验从问题开始，经历假设猜想、设计论证方案、实验探索，到发现规律的过程。在这 过程中，我们不仅研究出了平抛物体的运动规律，而且我们体验到了对比实验的简便快捷，并再次运 用“留迹法”和“连续体法”将瞬间的运动化为永恒。
15、八、作业设计 1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=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图 a、 b、 c、 d 所示， 如果小球在在竖直方向应是自由落体运动，在水平方向是匀速 直线运动；则小 球平抛的初速度的计算式为 v0=_(用 L、g 表示)，其值 是_ (取 g=9.8m/s2) 2某同学设计 了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如左图所示，A 是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（左图中 0P、 1） ，槽间距离 均为 d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板 B 上。实验时依次将 B 板插入 A 板的各插槽中，每次让小球从
16、斜轨的一同位置由静止释放。每打完一点后，把 B 板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离 d。实验 得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如右图所示。 （1）实验前应对实验装置反复调节，直到_。每次让小球从同一位置由静止释放， 是为了_。 （2）每次将 B 板向内侧平移距离 d，是为了_ 。 （3）在右图中绘出小球做平抛运动的轨迹。 本题的目的：改变数据条件（抛出点未知）来培养学生的数据处理方法，深化学生对本题的目的：改变数据条件（抛出点未知）来培养学生的数据处理方法，深化学生对 描轨迹法研究平抛运动的方法的理解。描轨迹法研究平抛运动的方法的理解。 3利用课后时间，每位同学到实验室至少再做一组实验。
17、 (高中物理必修二) 实验二：探究功与速度变化的关系教案 一、教学目标 1知识与技能目标 （1）会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度； （2）学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系 2过程与方法目标 通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体验知识的探究过程和物理学 的研究方法。 3情感态度与价值观目标 体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学 理念。 二、教学重点与难点 学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法倍增法，并会利用图像法处理数据。 三、课时安排 1 课时 本题的目的：改变实验方法，深化学生对平抛运动运动的理解
18、。 本题的目的：给学生充分的时间和空间来动手操作，培养学生的实验操作能力。 四、教学过程 阅读教材，提出方法 （1）实验思想方法：倍增法。虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着橡皮条数目的成倍增加功也 成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然， 恒力做功时，倍增法同样适用。 （2）数据处理方法：图像法。作出功速度（W-v）曲线，分析这条曲线，得出功与速度变化的 定量关系。 学生思考，提出预案 （1）学生提出多种设计预案，在课上展示设计的思路和方法： 课本方案、气垫导轨加数字毫秒 计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。 （2）教师针对各种设计预案，进行
19、分析：主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析， 学生实验，教师指导 教师适时提出问题，指导学生操作的技巧，针对问题，完善实验操作。 （1）小车运动中会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？ 可以采用平衡摩擦力的方法。具体操作是：使木板略微倾斜，将小车（车后拴纸带）放到木板上， 轻推小车，小车运动，观察纸带的点距。调节木板的倾角，观察纸带的点距，直到点距相等，表明恰 平衡摩擦力（若用气垫导轨，调节导轨的倾角，若挡光条遮光的时间通过数字毫秒计显示时间相等， 即恰好平衡摩擦力） 。 （2）观察打点的纸带，点距是如何变化的？点距是否均匀？问题出在哪里？若恰能平衡摩擦力， 试分析小车会做何种运动？应该
20、采用哪些点距来计算小车的速度？ 先增大，后减小。不均匀（不是匀加速） 。没有平衡摩擦力。就要用到补偿法。先加速（但非匀加） ，后匀速。应采用小车做匀速运动那一段的点距来计算速度。因为匀速的速度就是橡皮条对小车作用 的最终速度；由于小车在橡皮条变力作用下做非匀加速运动，最终速度不能用匀变速运动纸带的处理 方法得到，但可以用匀速运动纸带的处理方法得到。 （3）使木板略微倾斜，调节木板的倾角，经检验恰好平衡摩擦力。可以做一系列地平行线，选适 当的位置作为 A，重新标出小车运动的初始位置 A。 （体现完善实验的过程） （4）确立可操作实验方案，设计合理的实验步骤： A.先将木板置于水平桌面，然后在钉有
21、钢钉的长木板上，放好实验小车。 B.把打点计时器固定在木板的一端，将纸带穿过打点计时器的限位孔，纸带一端夹紧在小车的后 端，打点计时器接电源。 C.使木板略微倾斜，调节木板的倾角，测量纸带点距直到相等，表明恰好平衡摩擦力。 D.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线，交中垂线于 A 点，作为小车每次运动的起始点。 E.使用一根橡皮筋时，将小车的前（或后）端拉到 A 点，接通电源，打点计时器打点，释放小车， 小车离开木板前适时使小车制动，断开电源，取下纸带。重复本项前面的过程，选出清晰的纸带。记 下点距相等后 t=0.1s 的位移 1xm，求出小车获得的速度 v=10 1xm/s。 F.换用同样
22、材料、粗细、长度的两根、三根、六根橡皮筋，依照 D 项的方法，分别进行实验。 记下各次实验中点距相等后 t=0.1s 的位移 nx32,m,求出小车分别获得的速度 nv32,m/s。 G.以功为纵轴（用第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度） ，以速度为横轴（可以用适当的速度值 为单位长度，也可以用第一次小车的速度为横轴的单位长度） ，建立坐标系，用描点法作出图像，看看 是否是正比例图像，若不是，功与速度的哪种相关量（的变化量）是正比的，功就与速度的这种相关 量（的变化量）具有确定的函数关系。 处理数据，得出规律 1. 采集橡皮条分别为一根、两根、六根时的数据（匀速运动阶段，例如在 0.1s 内的
23、位移） ， 记在自己设计的表格中。 2. 记录数据的方式示例 W（J） V(m/s) V2(m2/s2) V3(m3/s3) 0 1 2 3 4 5 6 3 作图分析 4注意事项：根据实验过程思考。 (1)如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何验证？ （让木板有一个微小的倾角；使重力沿斜面向下的分力等于阻力；轻推小车使之匀速运动。 ） (2)如何做到每根橡皮条的功都相等？ （使橡皮条完全相同，且伸长量也一样。 ） (3)思考纸带上打点的分布情况，如何计算末速度？ （打点之间的距离先增大后不变，通过不变的点间距求末速度。 ） (4)如何通过图像处理数据？ （将图像做成直线，有利于判断物理量间的关系
24、） (高中物理必修二) 实验三：验证机械能守恒定律教案 一、教学目标 1知识与技能目标 （1）要弄清实验目的，本实验为验证性实验，目的是利用重物自由下落验证机械能守恒定律； （2）要明确实验原理，掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数据的采集与处理，能够进行实验 误差的分析，从而使我们对机械能守恒定律的认识，不止停留在理论的推导上，而且还能够通过亲自 操作和实际观测，从感性上增加认识，深化对机械能守恒定律的理解； （3）要明确织带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。 2过程与方法目标 （1）通过学生自主学习，培养学生设计实验、采集数据，处理数据及实验误差分析的能力； （2）通过同学们的亲自操作和
25、实际观测掌握实验的方法与技巧； （3）通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如 何间接测一些不能直接测量的物理量的方法； （4）通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。 3情感态度与价值观目标 （1）通过实验及误差分析，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对物理规律的探知欲； （2）使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感，激发对物理世界的求知欲； （3）培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解； （4）通过经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。 二、教学重点与难点 1实验原理及方法的选
26、择及掌握。 2实验误差分析的方法。 三、教学用具 铁架台（带铁夹） 、打点计时器、重锤（带纸带夹子） 、纸带、导线、刻度尺、低压电源。 四、教学方法 预习设计实验观察数据处理归纳总结。 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。 五、课时安排 1 课时 六、教学过程 （一）导入新课 上节课我们从理论上学习了机械能守恒定律，我们从定律内容及守恒条件上初步理解了机械能守 恒定律，今天我们通过自己亲身实验从感性上对定律再做进一步的理解。 （二）进行新课 1、实验目的 结合教材整理预习学案提纲，对学生整理结果进行点评。 （展示幻灯片）本实验属验证性实验，实 验目的是利用重
27、物自由下落的现象验证机械能守恒定律。 2、认识实验仪器：组装实验仪器、明确各个仪器的功能。 （暂时不做，只是组装） 电磁式打点计时器电源应选择 10V 以下，火花式打点计时器应选择 220V。打点计时器限位孔位置 应为竖直。纸带的长度应在 1m 左右。 （学生思考，后面回答） 3、理解实验原理 通过对物体自由下落运动的研究来验证机械能守恒定律的实验原理是：忽略空气阻力，自由下落 的物体在运动过程中机械能守恒，即重物动能的增加量等于其重力势能的减少量。具体地说： （1）若以重物下落的起始点 O 为基准，设重物的质量为 m，测出物体自起始点 O 下落距离 h 时的速度 v，则在误差允许范围内，由计
28、算得出mV 2=mgh,机械能守恒定律即被验证。 （2）若以重物下落过程中的某一点 A 为基准，设重物的质量为 m，测出物体对应于 A 点的速度 vA ，再 测出物体由 A 点下落 h 后经过 B 点的速度 vB，则在误差允许范围内，由计算得： mgvB221 ，机械能守恒定律即被验证。 4、掌握实验的方法与技巧 实验步骤（展示幻灯片） （1）把打点计时器固定在桌边的铁架台上 （2）把打点计时器接到交流低压电源上 （3）将纸带固定在重锤上 （4）将纸带穿过计时器,并将纸带提升到一定高度 （5）接通电源,然后释放纸带.断开电源,取下纸带 （6）更换纸带,重新进行同一要求的实验 （7）挑选点迹清晰
29、的纸带研究,用毫米刻度尺测出距离,记录数据 （8）根据记录的数据进行有关计算并得出结论 （9）拆掉导线,归整器材 学生实验 实验前教师提示：打点计时器的使用 （1）电磁打点计时器应接 46V 交流电源，当交变电流的频率为 50Hz 时，打点周期为 0.02s。 （2）为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器振动片的固有频率也是 50Hz，使之发生共振现象。振 动片的长度可在一定范围内调节，通过改变振动片的长度可调节它的固有频率。 （3）实验前要检查打点的清晰情况，必要时应调整振针的高度，且不能让它松动，否则将会出现漏点、 双点等现象，还会对纸带产生过大的阻力。 （4）电火花计时器可直接接在 22
30、0V 交流电源上，注意采用双纸打点即可。 分组实验（只是实验，不进行数据处理） 问题讨论 问题 1：本实验要不要测量物体的质量？分组讨论，得出结论。点拨思路，明确结论。 （展示幻灯片） 验证机械能守恒定律的表达式： mghv21 和 hmgvAB221中，式子两边均有重物 的质量 m，因而也可不具体测出 m 的大小，而将 m 保留在式子中。 问题 2：对实验中获得的数条纸带应如何选取？分组讨论，得出结论，选取合适的纸带以备处理数据之 用。 5、分两种情况加以说明： （1）用 mghv2验证 这是以纸带上第一点（起始点）为基准点来验证机械能守恒定律的方法。 由于第一点应是重物做自由落体运动开始下
31、落的点，所以应选取点迹清晰且第 1、2 两点间的距离接近 2mm 的纸带。 （2）用 hgvAB221验证 这是回避起始点，在纸带上选择后面的某两点验证机械能守恒定 律的方法。由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点，势能的大小不必从起始点开 始计算。这样，纸带上打出起始点 O 后的第一个 0.02s 内的位移是否接近 2mm，以及第一个点是否清晰 也就无关紧要了。实验打出的任何一条纸带，只要后面的点迹清晰，都可以用于计算机械能是否守恒。 实验开始时如果不是用手提着纸带的上端，而是用夹子夹住纸带的上端，待开始打点后再松开夹 子释放纸带，打点计时器打出的第一个点的点迹清晰，计算时从第
32、一个计时点开始至某一点的机械能 守恒，其误差也不会太大。回避第一个计时点的原因也包括实验时手提纸带的不稳定，使第一个计时 点打出的点迹过大，从而使测量误差加大。 问题 3：重物的速度怎样测量？结合教材介绍独立推导测量瞬时速度并得出结论。 结论：做匀变速直线运动的纸带上某点的瞬时速度，等于与之相邻两点间的平均速度。对教材推导方 法点评。 （有否更简洁、直观的推导方法？）分组讨论可否变换一种思路进行推导，以使推导更简洁、 直观） 如教材图所示，由于纸带做匀加速运动，故有 A、 C 之间的平均速度： 2CAv 又根据速度公式有：v B=vA+at，v C=vB+at， 故有： v Bv A= vCv
33、 B， 即： 2CAv， 从而： ACBv。 问题 4：通过处理实验数据，可得出什么结论？自主对所选择的纸带进行测量、计算，得出结论。对学 生得出的结论进行点评，提出问题 5。 问题 5：实验误差分析，提出问题，在得到的实验数据中，大部分同学得到的结论是，重物动能的增加 量稍小于重力势能的减少量，即 Ek Ep。是怎么造成的呢？分组讨论，得到结论。对学生讨论进行点 拨。展示幻灯片。 （1）重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带与计时器之间的摩擦力。 （2）计时器平面不在竖直方向，纸带平面与计时器平面不平行是阻力增大的原因。 （3）电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器。由于阻力的存在，重物动
34、能的增加量稍小于势能的减 少量，即 EkE p 在实验中会不会出现，重物动能的增加量稍大于重力势能的减少量，即 EkEp的结论呢？分组讨论， 得到结论。对学生讨论进行点拨。展示幻灯片。 交流电的频率 f 不是 50Hz 也会带来误差。 若 f50Hz，由于速度值仍按频率为 50Hz 计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得 的速度值偏小，动能值也就偏小，使 EkE p的误差进一步加大。 根据同样的道理，若 f50Hz，则可能出现 EkE p的结果。 t vCv v0 vA vB O tA tB tC 问题 6：实验注意事项： （1）安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以
35、减小摩擦阻力。 （2）应选用质量和密度较大的重物，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。 （3）实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤下落 （4）本实验因不需要知道重物动能的具体数值,故不需要测出重物的质量 m. （5）实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功, 所以动能的增加量 EK必定稍小于势能的减少量E P（电源频率为 50Hz） 。 第五章 曲线运动 本章概览 整体设想 课标要求 （1）会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。 （2）会描述匀速圆周运动。知道向心加速度。 （3）能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和 生产中的离心
36、现象。 （4）关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。 重点难点 教学重点：在以前研究直线运动时，建立了一套研究物体运动 规律的方法，将这一套研究方法推广到研究曲线运动，是认 知发展 的必然。 教学难点：讨论物体做曲线运动的条件；形成正确的逻辑思维， 使学生在自己的知识基础上，通过实验和逻辑分析，一步一步“侦 破”曲线运动的奥秘；构建向心加速度的合理知识结构。 教法建议 理解概念：重视指导学生理解圆周运动，线速度，角速度，向 心加速度的基本概念。 掌握线索：展示实例，说明曲线运动的方向，以实例说明在平 面直角坐标系中如何研究物体的运动，运动的合成与分解。 理论联系实际：分析生活中的圆周运
37、动，通过牛顿第二运动定 律推导向心力，并用实验验证向心力的表达式。 课时安排 整章可分三个单元，新授共 8 课时： 第一单元 1曲线运动 1 课时 第二单元 2质点在平面内的运动 1 课时来源:Z|xx|k.Com 3抛体运动的规律 1 课时 4实验 研究平抛运动 1 课时 第三单元 5圆周运动 1 课时 6向心加速度 1 课时 7向心力 1 课时 8生活中的圆周运动 1 课时 单元总结 1 课 时，单元测试 2 课时，讲评 1 课时。 5.1 曲线运动 【三维目标】 一、知识与技能： 3. 知道做曲线运动的物体的速度是时刻改变的，曲线运动是变速运动；速度的方向沿轨迹的切线方向。 4. 知道曲
38、线运动是一种变速运动，理解物体做曲线运动的条件。 5. 能运用牛顿运动定律，分析讨论物体作曲线运动的条件。 【教学设计】 重点：曲线运动瞬时速度方向。 难点：物体做曲线运动的条件。 【教学方法】 1. 在教学中，通过实例分析让学生要建立物体做曲线运动的图景，师生共同探讨得出做曲线运动 的物体在某一时刻的速度方向与物体轨迹之间的关系，并得到了做曲线运动的“质点在某一点的 速度，沿曲线在这一点的切线方向”的认识。 2. 与教材中图 5.11 和图 5.12 所示的曲线运动的图景，生活中有很多，可以让学生们去观察， 去体验。使学生认识到，物体做曲线运动的条件是：物体具有初速度，且物体所受合力的方向跟
39、它 的速度方向不在同一直线上。 【 课时安排】 1 课时 【知识梳理】 1.前言：物体做匀速直线运动的条件是什么？做直线运动的条件又是什么？ 生甲：物体做匀速直线运动的时候所受的合外力为零，而且反过来如果物体所受的合外力是零则物 体会处在静止或者匀速直线运动状态。 生乙：若物体做直线运动则需要它受的合外力的方向与它运动的方向保持一致，这个时候如果合外 力的大小不变则物体的运动可能是匀加速或者匀减速，如果合外力的大小是 变化的，则物体做变加速 运动。 2导入新课：什么是曲线运动？ 师：物体运动径迹是曲线而不是直线的运动称为曲线运动。曲线运动比直线运动复杂得多，而自 然界中普遍发生的运动大多是曲线
40、运动，所以运用已学过的运动学的基本概念和动力学的基本规律 牛顿运动定律研究曲线运动问题是十分必要的。 3讲授新课： 一、曲线运动速度的方向 1质点做曲线运动时，速度方向是时刻改变的。 如图 5.11 所示的是砂轮打磨工件的情景， 提出问题：我们该如何描述铁屑飞出时的运动方向？ 师生共同探讨得出：“质点在某一点的速度，沿曲线 在这一点的切线方向”的结论。来源:Z,xx,k.Com 2质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是在曲线的这 一点的切线方向上。 注意：物理中所讲的“切线方向”与数学上的“切线方 向”是有区别的。 二、曲线运动的性质：曲线运动一定是变速运动 因为速度是矢量，既有大小，又有方向
41、。当速度的大小发生改变，或者速度的方向发生改变，或 者速度的大小和方 向都发生改变，就表示速度矢量发生了变化。而曲线运动中速度的方向时刻在改变 (无论速度大小是否改变)，即速度矢量时刻改变着，所以曲线运动必是变速运动。 三、做曲线运动的物体一定具有加速度，所受合外力一定不等于零 做曲 线运动的物体的速度时刻在改变，即运动状态时刻在改变着，由牛顿运动定律可知，力是改 变物体运动状态的原因即改变速度的原因，力是产生加速度的原因。而加速度等于速度的变化v 与时 间 t 的比值。只要速度有改变，即vO，就一定具有加速度。 四、物体做曲线运动的条件 1当合外力的方向与初速度在同一直线上的情况下，合外力所
42、产生的加速度只改变速度的大小， 不改变速度的方向，此时物体只能作变速直线运动。 2运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，合外力所产生的加速度就不但 可以改变速度的大小，而且可以改变速度 的方向，物体将做曲线运 动，如图 5.1-2 所示。 【学习探究】 物体受力与运动关系对照表 图 5.1-1 图 5.1-2 【例一】物体做曲线运动（ A ）来源:学。科。网 Z。X。X。K A速度的方向时刻在改变。 B速度的大小一定会改变。 C速度的方向不能确定。 D不一定是变速运动。 【例二】下列关于运动状态与受力关系的说法中，正确的是( CD ) A物体的运动状态发生变化，物体的受力情况
43、一定变化。 B物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动。 C物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零。 D物体作曲线运动时，受到的合外力可以是恒力。 【例三】如图 5.1-3 所示，汽车在一段弯曲水平路面上匀速行驶，关于它受到的水平方向的作用力的示 意图，可能正确的是图中 F 为地面对车的静摩擦力，f 为它行驶时所受阻力( C ) 课堂训练： 1对曲线运动中的速度方向，下列说法中正确的是（ C ） A曲线运动中，质点在任一位置处的速度方向总是通过这一点的轨迹曲线的切线方向。 B旋转淋湿的雨伞时，伞面上的水滴是由内向外的螺旋运动，故水滴的速度方向不是沿其轨迹的 切线方向。 C旋转淋湿的雨伞
44、时，伞面上的水滴是由内向外的螺旋运动，水滴在任何位置处的速度方向仍是 通过该点轨迹曲线的切线方向。 D只有做圆周运动的物体，瞬时速度的方向才是轨迹在该点的切线方向。 2如图 5.1-4 所示，一物体由静止开始下落一小段时间后突然受一恒定水平风力的影响，但着地前一 小段时间风突然停止，则其运动轨迹可能的情况是图中的哪一个?（ C ） 3如图 5.1-5 所示，一物体作速率不变的曲线运动，轨迹 如图所示，物体运动到 A、B、c、D 四点时，图中关于物体速度方 向和受力方向的判断，哪些点可能是正确的? （ A D ） 【课堂小结】来源:Z (2)对于均匀球体，可视为质量集中于球心。 (三)对于不能视
45、为质点的物体，可以将物体无限分割成无数个点。 (四)太阳对地球的吸引力与地球对太阳的吸引力哪个大？ 例 1、由公式 2rMmGF可知，当两物体距离趋向于 0 时,两物体之间的引力趋于无穷大。这种观点对吗？ 【解析】：当两物体间距离趋于 0 时，公式 2rMmGF已不适用。 来源:Zxxk.Com 例 2、离地面某一高度 h 处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，则高度 h 是地球半径的 倍。 【解析】：地球表面上物体所受重力约等于地球对物体的引力，则有 2RMmGg ，式中 G 为引力常量， M 为地球质量， m 为物体质量， R 为轨道半径。 离地面高度为 h 处， 2h)(Rg 由
46、题意知 gh21 ，两式相消解得 Rh)12( 例 3、设地球的质量为 M，地球半径为 ，月球绕地球运转的轨道半径为 r，试证在地球引力的作用下： （1）地面上物体的重力加速度 2R Gg ； （2）月球绕地球运转的加速度 2r a 。 【解析】：（1）利用在地球表面重力等于万有引力，即 2R MmGg ， 2 g （2）利用万有引力提供向心力，即 marMG2 ， 2r 答案： 2R g ， 2 a 例 4、证明太阳系中各行星绕太阳公转周期的平方，与公转轨道半径的三次方的比值是与太阳质量有关的恒量。 证明：设太阳质量为 M，某行星质量为 m，行星绕太阳公转周期为 T，半径为 R。轨道近似看作
47、圆，万有引力提供 行星公转的向心力 22mRG 而 T ， 234G 来源:学+科+网 例 5、地球半径为 R,地面附近的重力加速度为 0g,试求在地面高度为 R处的重力加速度。 【解析】：在地球表面附近，重力近似等于万有引力，即 20 MmGg ， 20R g 当距地面 R处时，万有引力提供向心力， R mG2 ， 24 0 1 四、引力常量 师：牛顿得出了万有引力定律，但他却无法用这个公式来计算天体间的引力，因为他不知道引力常量 G 的值。直 到一百多年后英国物理学家卡文迪许通过实验比较准确地测出了 G 值。 师：有哪位同学能告诉我引力常量 G 的单位。 生：根据公式 2rMmF可推出公式
48、单位为 2/kgmN。 【单位】： 2/kgN 卡文迪许扭秤实验 （1）仪器：卡文迪许扭秤 （2）原理：如图 固定两个小球的 T 形架，可以使 m， 之 间微 1 小的万有引力产生 较大的力矩，使石英丝产生一定角度的偏转,这 是一次放大。 让光线射到平面镜 M 上 ，在 M 偏转 角后，反射 2 光线偏转 2角。 反射光点在刻度尺上移动的弧长 Rs2，增 大 R，可增大 S， 又一次“放大”效应。 测出 S，根据石英丝扭转力矩跟扭转角度的 关系算出这时的扭转力矩，进而求得万有引力 F。 3 观看动画：扭秤；卡文迪许实验；桌面微小形变 【牢记】：通常取 G=6.67*10-11N*m2/kg2 卡文迪许测出 G 值的意义： 1. 证明了万有引力的存在。 2. 使得万有引力定律有了实用价值。 例 6、要使两物体间的万有引力减小到原来的 1/4，下列办法不可采用的是（D ） A.使两物体的质量各减小一半，距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的 1/4，距离不变 C.使两物体间的距离增为原来的 2 倍，质量不变来源:Z.xx.k.Com D.使两物体间的距离和质量都减为原来的 1/4 例 7、半径为 R,质量为 M 的均匀球体,在其内部挖去一个半径为 R/2 的小球
