【大单元教学方案】课时4抛体运动的规律.docx

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1、抛体运动的规律高中物理必修2第一单元曲线运动微专题2抛体运动号学习目标1、知道抛体运动的受力特点，会用运动的合成与分解的方法对平抛运动进行理论分析。2、理解平抛运动的规律，知道平抛运动的轨迹是抛物线，会计算平抛运动的速度及位移， 会解决与平抛运动相关的实际问题。3、认识平抛运动研究中等效替代的思想和“化繁为简”的思想，并能够用来研究般的抛 体运动。4、通过用平抛运动的知以解决和解释自然、生活和生产中的例子、认识到平抛运动的普遍 性，体会物理学的应用价值。情境导入排球运动是一项深受大众喜爱的体育项目，“女排精神”更是激励了几代人的砥砺前行。在排球比赛中，如果运动员沿水平方向击球，在不计空气阻力的

2、情况下，你能估算球落 地时的速度大小吗？若要使排球既能过网又不出界，需要考虑哪些因素？互m任务【任务一】依据运动的合成和分解掌握平抛运动的规律【任务二】掌握处理平抛运动的一般性方法【任务二】认识生活中另一类典型的匀变速曲线运动一斜抛运动*兄活动奇【任务一】依据运动的合成和分解掌握平抛运动的规律【活动设计】1、估算排球落地时的速度1.1 排球在空中做什么运动？如何求出排球运动中任意时刻的速度？观察运动员水平击球后，排球在空中的运动，引导学生在忽略空气阻力的影响时，可以将排 球运动看成平抛运动；根据前面的学习引导学生思考如何来处理这类的曲线运动：基本思路 是通过运动的合成与分解；这样为分析排球在空

3、中的运动情况，需要建立平面坐标系：以击 球点为坐标原点，沿水平和竖直方向建立两坐标轴，将球的运动分解为水平和竖直方向的两 个分运动。根据力与运动关系分析两个方向的分运动的特征：水平方向：物体不受力，具有初速度，所 以球在水平方向做匀速直线运动；竖直方向：物体只受重力作用，无该方向的初速度，球做 匀变速直线运动即自由落体运动。两个方向的速度规律：水平方向：Vx= v（）；竖直方向：a=g ggf或苗=2gy速度：大小：v=）* +蜉=J琢+ g2t2方向:tan0 = Zz =1.2 对平抛运动的进一步理解平抛运动特征：初速度方向水平，只受重力G,加速度。=g,则相等时间r内，速度的改 变量Au

4、 =g 7不变；加速度不变的曲线运动即为匀变速曲线运动，平抛运动是匀变速曲线运 动的一种典型代表，处理这类问题的基本方法为运动的合成与分解，即沿合力和垂直合力两 个方向进行分解，其中，合力方向物体做匀变速直线运动，垂直合力方向物体做匀速直线运 动。1. 3探讨估算排球落地时的速度方案确定排球水平击出后的初速度如,从而确定排球落地时的水平分速度丫钎1，0；再确定排球初 始时距离地面的高度儿进而确定排球落地时在竖直方向的分速度4二禽工 最后根据运动 的合成求出排球落地时的速度，其中，大小：评+ 2g/i方向:tanJ=5,式中的。为排 v0球落地时与水平方向的夹角。2、运动员如何击球使其既能过网又

5、不出界？2.1猜想影响排球是否能过网或是出界的因素有哪些？观察运动员的发球，球能否过网由排球到达网前竖直方向的高度决定； 观察运动员的发球，球是否出界由球落地时在水平方向的距离决定 2.2排球在空中运动时，位移遵循什么规律，排球的运动轨迹是怎样的？ 两个方向的位移规律：水平方向：匀速直线运动X = VO t竖直方向：匀变速直线运动y = 改尸由这两个基本公式可以看出，物体下落的时间/二篇，由下落高度），决定；物体运动的水 平位移x由下落高度y和共同决定。位移：大小/= J诏好2t4方向匕n = ?=黑将水平方向位移和竖直方向位移公式中的t消去即可得到做平抛运动的物体的轨迹方程，即 轨迹方程:y

6、=袅说明做平抛运动的物体在空中的运动轨迹为一条抛物线。2.3根据平抛运动的位移规律探讨确定击球过网不出界的条件？通过前面的分析可知影响排球是否能顺利到达对方球场的两个影响因素分别是击球高度h 和击球速度即，为了简化实际复杂的情况，这里采用控制变量的方法，我们只考虑在击球高 度一定的情况下，击球速度的取值范围。球员在左侧边缘中间发球，球网离地面高度为力o,其它参数见图中.确定最小速度：发球过网的临界点：球到网前的高度恰好等于2/如 此时球下落的时间/ = 2步；对应的最 小水平位移为会由水平方向位移公式求得最小速度V”而当器确定最大速度：击球不出界的临界点：球恰好落在右侧场地的两个顶点之一，此时

7、球下落的时间11=后对应的最大水平位移为4+4 由水平方向位移公式求得最大速度珈皿书法警这样再考虑实际情况，可求得击球过网且不出界的范围为：【设计意图】通过排球比赛中一些常见的问题引入课程，首先讲解在球员水平击球且忽略空气阻力的 影响下，当排球不转动时，可将其在空中的运动简化为平抛运动，从而使学生理解物体做平 抛运动的条件以及经历运动模型的建立过程；其次，通过应用运动的合成与分解的方法将平 抛运动由较复杂的平面运动等效为两个方向上的直线运动，并通过力与运动的关系分析物体 在这两个方向上的运动规律，通过这样的设计使学生体会等效替代的思想和化繁为简的具体 方法，并培养学生应用所学物理知识对新的运动

8、的规律进行合力推理的科学思维；最后通过 应用平抛运动的规律实际解决排球运动的具体问题，能够使学生认识到平抛运动在生活中的 具体应用价值。奇【任务二】掌握处理平抛运动的一般性方法【活动设计】1、在学习平抛运动的规律时我们采用了什么基本方法？在处理上述的两个问题 时，都是从什么量的分析，进而解决问题的？基本方法为运动的分解，包括以下情况：1.1 分解位移：寻找位移大小信息，依据卡）尸3户或其它运动学规律求解；寻找位移方向 信息，依据tan =?=言或其它运动学规律求解；分解速度：寻找速度大小信息，依据片灯或其它运动学规律求解；寻找速度方向信息， 依据tan8 二次=竺或其它运动学规律求解。VX V

9、q综合类问题，既需要分解位移同时需要分解速度。2、应用速度分解的思想处理平抛运动问题如图所示，AB为斜面，倾角为30。，小球从A点以初速度小水平抛出。求从抛出开始，经 过多长时间小球与斜面间的距离最大？试题分析讲解：1.1 寻找速度信息：小球与斜面间的距离最大，说明小球的速度方向与AB方向平行:1.2 根据对应的规律建立方程求解：tan 30=：求得半。3、应用位移分解的思想处理平抛运动问题如图所示，AB为斜面，倾角为30 ,小球从A点以初速度以水平抛出，恰好落到B点。求4、8间的距离及小球在空中飞行的时间。试题分析讲解：3.1 寻找位移（或速度）信息：恰好落在B点，说明小球的位移方向沿A8方

10、向;根据对应的规律建立方程求解：tan 300=普；求得，二耍：2v03g再由平抛运动的在竖直方向的位移公式求得下落高度：卜与产=磬；3.2 最后结合数学知识求解/八8： lAB=2h =等。3g4、应用分解的思想处理类平抛运动问题如图所示的光滑斜面长为/、宽为。、倾角为仇一物块（可看成质点）沿斜面左上方顶点P 水平射入，恰好从底端。点离开斜面，设重力加速度为g。试求：物块由P运动到Q所用的时间t和初速度voo试题分析讲解：4.1 对物块进行受力分析：物体的合力沿斜面向下;其与物块的初速度方向垂直;说明物块 在做匀变速曲线运动，其加速度a =磔运6。4.2 对物块的运动进行分解：沿合力方向：匀

11、变速宜.线运动;垂直合力方向匀速运动;寻找位移（或速度）信息：物块从Q点离开，所以物块沿合力方向的位移为/；垂直合 力方向的位移为生4.3 结合两个分方向的运动规律求解/和vo ：由/=）产WgsinJr2求得：t= J焉7；再由氏则，求得w= 写存【设计意图】通过总结前面讲解过程中的共同点，使学生意识到处理平抛运动这类匀变速曲线运动的一般 方法即为运动的合成与分解；再通过三个典型的例题的分析，进一步地加深学生对这类方法 的理解和如何具体的实施应用。奇【任务三】认识生活中另一类典型的匀变速曲线运动一斜抛运动【活动设计】1、观察下列物体的运动，有何特征？如何分析这类运动？观察喷泉的水流和运动员投

12、掷出去的铅球在空中的轨迹，归纳这类运动的特征：初速度内方 向倾斜；在速度比较小时，通常可忽略空气阻力的影响，这样物体在空中运动时只受重力作 用，从而给出斜抛运动的概念。再引导学生认识到斜抛运动也是匀变速曲线运动，处理这类 运动的方法还是分解为合力所在方向的匀变速直线运动和垂直合力所在方向的匀速直线运 动，只不过在这类运动中，需要将初速度也分解到这两个方向上。2、一项户外竞技娱乐活动，若选手起跳的初速度大小一定，那他要以怎样的角 度起跳，才最有希望闯关成功？引导学生认识到，空气阻力相较人的体重较小，可忽略，这样人在空中的运动可近似为斜抛 运动，当然这里我们认为人在空中时身体各部分都不存在转动，这

13、样人在空中运动时，身体 的各个部位的运动情况就是相同的，可以将人的运动看成是质点的运动。通过前面的分析，处理斜抛运动时，需要先建立平面坐标系，以起跳点为坐标原点，以水平 向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立如下的坐标系。X方向：速度关系侬=Vo cos。位移关系% cos。t：速度关系力= w sin。-g /位移关系y = gsinJ r-1 gt2由y方向的速度关系可知，当人运动到最高点时，此时有w sin。-g/=0,求得人从起跳到 达最高点时的时间为/=迪吧，此时人相对地面上升的最大高度为：为尸吗叱；由对称g2g 性关系可知，人从起跳到达最高点的过程和从最高点再次到达与起跳点等

14、高位置的过程所用 的时间相等，这样人从起跳到再次落回与起跳点等高的位置时，所用的总时间为：/总=力=辿也，整个过程中人跳过的水平距离（又称斜抛运动物体的射程）为： g:x=n）cos0，总二兔史里，当起跳的角度等于45。时，射程具有最大值，此时闯关成功的概率 g最大。【设计意图】首先通过生活中更常见的一般抛体运动的场景，引导学生建立起斜抛运动的物理模型。接着 通过对这类运动特征的分析使学生意识到斜抛运动也是匀变速曲线运动，其分析的方法还是 运动的合成与分解，只不过对斜抛运动还需要分解初速度。最后，根据力与运动的关系进一 步地分析斜抛运动的规律，并通过对称性思想得到斜抛运动的射高和射程的表达式，

15、通过这 样的设计培养学生的知识和方法的实际应用能力和推理的科学思维。活动拓展空气阻力对斜抛运动的影响物体在空气中运动时，会受到空气阻力的作用。空气阻力对物体运动的影响有时可以忽 略。但是，像了弹或炮弹等物体，由于其飞行速度很大，空气阻力对它们的运动就会产生很 大的影响。从图I可以看出，由于空气阻力的影响，子弹不但射不到原来那么高，也射不到原来那 么远，而且其轨迹的形状也变得不对称了。弹丸或抛射体在空气中运动的轨迹叫作弹道，军 事科学上有一门学科叫作外弹道学，专门研究弹丸在空中飞行运动的现象及其规律，见图2。 。鱼结作业某同学在某砖墙的高处水平抛出一个石子，石子在空中运动的部分轨 迹照片如图所示。从照片可看出石子恰好垂直打在一倾角为37。的斜坡 上的A点。已知每块砖的平均厚度为10cm,抛出点到A点在竖直方向 上刚好相距 200 块砖，取 g=10m/s2, sin 37=0.6, cos370=0.8,求：（1）石子在空中运动的时间/；（2）石子水平抛出的速度都W。为参考答案【评价】题号学科核心素养水平参考答案1物埋观念4(1) r = 2 s (2) vo= 15 m/s科学思维3