【大單元教學方案】課時4拋體運動的規(guī)律

拋體運動的規(guī)律高中物理必修2第一單元曲線運動微專題2拋體運動號學習目標1、知道拋體運動的受力特點，會用運動的合成與分解的方法對平拋運動進行理論分析。2、理解平拋運動的規(guī)律，知道平拋運動的軌跡是拋物線，會計算平拋運動的速度及位移，會解決與平拋運動相關的實際問題。3、認識平拋運動研究中等效替代的思想和“化繁為簡”的思想，并能夠用來研究?般的拋體運動。4、通過用平拋運動的知以解決和解釋自然、生活和生產中的例子、認識到平拋運動的普遍性，體會物理學的應用價值。⑥情境導入排球運動是一項深受大眾喜愛的體育項目，“女排精神”更是激勵了幾代人的砥礪前行。在排球比賽中，如果運動員沿水平方向擊球，在不計空氣阻力的情況下，你能估算球落地時的速度大小嗎？若要使排球既能過網(wǎng)又不出界，需要考慮哪些因素？■￡互m任務【任務一】依據(jù)運動的合成和分解掌握平拋運動的規(guī)律【任務二】掌握處理平拋運動的一般性方法【任務二】認識生活中另一類典型的勻變速曲線運動一斜拋運動*兄活動奇【任務一】依據(jù)運動的合成和分解掌握平拋運動的規(guī)律【活動設計】1、估算排球落地時的速度排球在空中做什么運動？如何求出排球運動中任意時刻的速度？觀察運動員水平擊球后，排球在空中的運動，引導學生在忽略空氣阻力的影響時，可以將排球運動看成平拋運動；根據(jù)前面的學習引導學生思考如何來處理這類的曲線運動：基本思路是通過運動的合成與分解；這樣為分析排球在空中的運動情況，需要建立平面坐標系：以擊球點為坐標原點，沿水平和豎直方向建立兩坐標軸，將球的運動分解為水平和豎直方向的兩個分運動。根據(jù)力與運動關系分析兩個方向的分運動的特征：水平方向：物體不受力，具有初速度，所以球在水平方向做勻速直線運動；豎直方向：物體只受重力作用，無該方向的初速度，球做勻變速直線運動即自由落體運動。兩個方向的速度規(guī)律：水平方向：Vx=v（）；豎直方向：a=gggf或苗=2gy速度：大?。簐=）*+蜉=J琢+g2t2方向:tan0=Zz=對平拋運動的進一步理解平拋運動特征：初速度方向水平，只受重力G,加速度。=g,則相等時間r內，速度的改變量Au=g7不變；加速度不變的曲線運動即為勻變速曲線運動，平拋運動是勻變速曲線運動的一種典型代表，處理這類問題的基本方法為運動的合成與分解，即沿合力和垂直合力兩個方向進行分解，其中，合力方向物體做勻變速直線運動，垂直合力方向物體做勻速直線運動。1.3探討估算排球落地時的速度方案確定排球水平擊出后的初速度如,從而確定排球落地時的水平分速度丫釬1，0；再確定排球初始時距離地面的高度兒進而確定排球落地時在豎直方向的分速度4二禽工最后根據(jù)運動的合成求出排球落地時的速度，其中，大?。涸u+2g/i方向:tanJ=^5,式中的。為排v0球落地時與水平方向的夾角。2、運動員如何擊球使其既能過網(wǎng)又不出界？2.1猜想影響排球是否能過網(wǎng)或是出界的因素有哪些？觀察運動員的發(fā)球，球能否過網(wǎng)由排球到達網(wǎng)前豎直方向的高度決定；觀察運動員的發(fā)球，球是否出界由球落地時在水平方向的距離決定2.2排球在空中運動時，位移遵循什么規(guī)律，排球的運動軌跡是怎樣的？兩個方向的位移規(guī)律：水平方向：勻速直線運動X=VOt豎直方向：勻變速直線運動y=改尸由這兩個基本公式可以看出，物體下落的時間/二篇，由下落高度），決定；物體運動的水平位移x由下落高度y和％共同決定。位移：大小/=J詔好2t4方向匕n@=?=黑將水平方向位移和豎直方向位移公式中的t消去即可得到做平拋運動的物體的軌跡方程，即軌跡方程:y=裊說明做平拋運動的物體在空中的運動軌跡為一條拋物線。2.3根據(jù)平拋運動的位移規(guī)律探討確定擊球過網(wǎng)不出界的條件？通過前面的分析可知影響排球是否能順利到達對方球場的兩個影響因素分別是擊球高度h和擊球速度即，為了簡化實際復雜的情況，這里采用控制變量的方法，我們只考慮在擊球高度一定的情況下，擊球速度的取值范圍。球員在左側邊緣中間發(fā)球，球網(wǎng)離地面高度為力o,其它參數(shù)見圖中.確定最小速度：發(fā)球過網(wǎng)的臨界點：球到網(wǎng)前的高度恰好等于2/如此時球下落的時間/]=2步；對應的最小水平位移為會由水平方向位移公式求得最小速度V”而當器確定最大速度：擊球不出界的臨界點：球恰好落在右側場地的兩個頂點之一，此時球下落的時間11=后對應的最大水平位移為4+4由水平方向位移公式求得最大速度珈皿書法警這樣再考慮實際情況，可求得擊球過網(wǎng)且不出界的范圍為：【設計意圖】通過排球比賽中一些常見的問題引入課程，首先講解在球員水平擊球且忽略空氣阻力的影響下，當排球不轉動時，可將其在空中的運動簡化為平拋運動，從而使學生理解物體做平拋運動的條件以及經(jīng)歷運動模型的建立過程；其次，通過應用運動的合成與分解的方法將平拋運動由較復雜的平面運動等效為兩個方向上的直線運動，并通過力與運動的關系分析物體在這兩個方向上的運動規(guī)律，通過這樣的設計使學生體會等效替代的思想和化繁為簡的具體方法，并培養(yǎng)學生應用所學物理知識對新的運動的規(guī)律進行合力推理的科學思維；最后通過應用平拋運動的規(guī)律實際解決排球運動的具體問題，能夠使學生認識到平拋運動在生活中的具體應用價值。奇【任務二】掌握處理平拋運動的一般性方法【活動設計】1、在學習平拋運動的規(guī)律時我們采用了什么基本方法？在處理上述的兩個問題時，都是從什么量的分析，進而解決問題的？基本方法為運動的分解，包括以下情況：分解位移：尋找位移大小信息，依據(jù)卡"）〃尸3戶或其它運動學規(guī)律求解；尋找位移方向信息，依據(jù)tan?=?=言或其它運動學規(guī)律求解；分解速度：尋找速度大小信息，依據(jù)片燈或其它運動學規(guī)律求解；尋找速度方向信息，依據(jù)tan8二次=竺或其它運動學規(guī)律求解。VXVq綜合類問題，既需要分解位移同時需要分解速度。2、應用速度分解的思想處理平拋運動問題如圖所示，AB為斜面，傾角為30。，小球從A點以初速度小水平拋出。求從拋出開始，經(jīng)過多長時間小球與斜面間的距離最大？試題分析講解：尋找速度信息：小球與斜面間的距離最大，說明小球的速度方向與AB方向平行:根據(jù)對應的規(guī)律建立方程求解：tan30°="：求得半。3、應用位移分解的思想處理平拋運動問題如圖所示，AB為斜面，傾角為30°,小球從A點以初速度以水平拋出，恰好落到B點。求4、8間的距離及小球在空中飛行的時間。試題分析講解：尋找位移（或速度）信息：恰好落在B點，說明小球的位移方向沿A8方向;根據(jù)對應的規(guī)律建立方程求解：tan300=普；求得，二耍：2v03g再由平拋運動的在豎直方向的位移公式求得下落高度：卜與產=磬；最后結合數(shù)學知識求解/八8：lAB=2h=等。3g4、應用分解的思想處理類平拋運動問題如圖所示的光滑斜面長為/、寬為。、傾角為仇一物塊（可看成質點）沿斜面左上方頂點P水平射入，恰好從底端。點離開斜面，設重力加速度為g。試求：物塊由P運動到Q所用的時間t和初速度voo試題分析講解：對物塊進行受力分析?：物體的合力沿斜面向下;其與物塊的初速度方向垂直;說明物塊在做勻變速曲線運動，其加速度a=磔運6。對物塊的運動進行分解：沿合力方向：勻變速宜.線運動;垂直合力方向勻速運動;尋找位移（或速度）信息：物塊從Q點離開，所以物塊沿合力方向的位移為/；垂直合力方向的位移為生結合兩個分方向的運動規(guī)律求解/和vo：由/=）產WgsinJr2求得：t=J焉7^；再由氏則，求得w=寫存【設計意圖】通過總結前面講解過程中的共同點，使學生意識到處理平拋運動這類勻變速曲線運動的一般方法即為運動的合成與分解；再通過三個典型的例題的分析，進一步地加深學生對這類方法的理解和如何具體的實施應用。奇【任務三】認識生活中另一類典型的勻變速曲線運動一斜拋運動【活動設計】1、觀察下列物體的運動，有何特征？如何分析這類運動？觀察噴泉的水流和運動員投擲出去的鉛球在空中的軌跡，歸納這類運動的特征：初速度內方向傾斜；在速度比較小時，通?？珊雎钥諝庾枇Φ挠绊懀@樣物體在空中運動時只受重力作用，從而給出斜拋運動的概念。再引導學生認識到斜拋運動也是勻變速曲線運動，處理這類運動的方法還是分解為合力所在方向的勻變速直線運動和垂直合力所在方向的勻速直線運動，只不過在這類運動中，需要將初速度也分解到這兩個方向上。2、一項戶外競技娛樂活動，若選手起跳的初速度大小一定，那他要以怎樣的角度起跳，才最有希望闖關成功？引導學生認識到，空氣阻力相較人的體重較小，可忽略，這樣人在空中的運動可近似為斜拋運動，當然這里我們認為人在空中時身體各部分都不存在轉動，這樣人在空中運動時，身體的各個部位的運動情況就是相同的，可以將人的運動看成是質點的運動。通過前面的分析，處理斜拋運動時，需要先建立平面坐標系，以起跳點為坐標原點，以水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立如下的坐標系。X方向：速度關系儂=Vocos。位移關系%cos。t：速度關系力?=wsin。-g/位移關系y=gsinJr-1gt2由y方向的速度關系可知，當人運動到最高點時，此時有wsin。-g/=0,求得人從起跳到達最高點時的時間為/=迪吧，此時人相對地面上升的最大高度為：為尸嗎叱；由對稱g■2g性關系可知，人從起跳到達最高點的過程和從最高點再次到達與起跳點等高位置的過程所用的時間相等，這樣人從起跳到再次落回與起跳點等高的位置時，所用的總時間為：/總=力=辿也，整個過程中人跳過的水平距離（又稱斜拋運動物體的射程）為：g:x=n）cos0，總二兔史里，當起跳的角度等于45。時，射程具有最大值，此時闖關成功的概率g最大?！驹O計意圖】首先通過生活中更常見的一般拋體運動的場景，引導學生建立起斜拋運動的物理模型。接著通過對這類運動特征的分析使學生意識到斜拋運動也是勻變速曲線運動，其分析的方法還是運動的合成與分解，只不過對斜拋運動還需要分解初速度。最后，根據(jù)力與運動的關系進一步地分析斜拋運動的規(guī)律，并通過對稱性思想得到斜拋運動的射高和射程的表達式，通過這樣的設計培養(yǎng)學生的知識和方法的實際應用能力和推理的科學思維?；顒油卣箍諝庾枇π睊佭\動的影響物體在空氣中運動時，會受到空氣阻力的作用?？諝庾枇ξ矬w運動的影響有時可以忽略。但是，像了?彈或炮彈等物體，由于其飛行速度很大，空氣阻力對它們的運動就會產生很大的影響。從圖I可以看出，由于空氣阻力的影響，子彈不但射不到原來那么高，也射不到原來那么遠，而且其軌跡的形狀也變得不對稱了。彈丸或拋射體在空氣中運動的軌跡叫作彈道，軍事科學上有一門學科叫作外彈道學，專門研究彈丸在空中飛行運動的現(xiàn)象及其規(guī)律，見圖2。。魚」'結作業(yè)

某同學在