高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動平拋運(yùn)動【省一等獎】

安圖一中物理教案時間：2023年3月課題§平拋運(yùn)動課型新授課（2課時）教學(xué)目標(biāo)知識與技能1．理解平拋運(yùn)動是勻變速運(yùn)動，其加速度為g．2．掌握拋體運(yùn)動的位置與速度的關(guān)系．過程與方法1．掌握平拋運(yùn)動的特點(diǎn)，能夠運(yùn)用平拋規(guī)律解決有關(guān)問題．2．通過例題分析再次體會平拋運(yùn)動的規(guī)律．情感、態(tài)度與價值觀1．有參與實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律的熱情，從而能更方便地解決實(shí)際問題．2．通過實(shí)踐，鞏固自己所學(xué)的知識．教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)分析歸納拋體運(yùn)動的規(guī)律教學(xué)難點(diǎn)應(yīng)用數(shù)學(xué)知識分析歸納拋體運(yùn)動的規(guī)律．教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)教學(xué)手段教具準(zhǔn)備平拋運(yùn)動演示儀、自制投影片教學(xué)活動[新課導(dǎo)入]上一節(jié)我們已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)探究出平拋運(yùn)動在豎直方向和水平方向上的運(yùn)動規(guī)律，對平拋運(yùn)動的特點(diǎn)有了感性認(rèn)識．這一節(jié)我們將從理論上對拋體運(yùn)動的規(guī)律作進(jìn)一步分析，學(xué)習(xí)和體會在水平面上應(yīng)用牛頓定律的方法，并通過應(yīng)用此方法去分析沒有感性認(rèn)識的拋體運(yùn)動的規(guī)律．[新課教學(xué)]一、拋體的位置我們以平拋運(yùn)動為例來研究拋體運(yùn)動所共同具有的性質(zhì)．首先我們來研究初速度為。的平拋運(yùn)動的位置隨時間變化的規(guī)律．用手把小球水平拋出，小球從離開手的瞬間(此時速度為v，方向水平)開始，做平拋運(yùn)動．我們以小球離開手的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，以水平拋出的方向?yàn)閤軸的方向，豎直向下的方向?yàn)閥軸的方向，建立坐標(biāo)系，并從這一瞬間開始計(jì)時．師：在拋出后的運(yùn)動過程中，小球受力情況如何?生：小球只受重力，重力的方向豎直向下，水平方向不受力．師：那么，小球在水平方向有加速度嗎?它將怎樣運(yùn)動?生：小球在水平方向沒有加速度，水平方向的分速度將保持v不變，做勻速直線運(yùn)動．師：我們用函數(shù)表示小球的水平坐標(biāo)隨時間變化的規(guī)律將如何表示?生：x=vt師：在豎直方向小球有加速度嗎?若有，是多大?它做什么運(yùn)動?它在豎直方向有初速度嗎?生：在豎直方向，根據(jù)牛頓第二定律，小球在重力作用下產(chǎn)生加速度g．做自由落體運(yùn)動，而在豎直方向上的初速度為0．師：那根據(jù)運(yùn)動學(xué)規(guī)律，請大家說出小球在豎直方向的坐標(biāo)隨時間變化的規(guī)律．生：y＝1/2gt2師：小球的位置能否用它的坐標(biāo)(x，y)描述?能否確定小球在任意時刻t的位置?生：可以．師：那么，小球的運(yùn)動就可以看成是水平和豎直兩個方向上運(yùn)動的合成．t時間內(nèi)小球合位移是多大?生：師：若設(shè)s與+x方向(即速度方向)的夾角為θ，如圖6．4—1，則其正切值如何求?生：[例1]一架飛機(jī)水平勻速飛行．從飛機(jī)上海隔ls釋放一個鐵球，先后釋放4個，若不計(jì)空氣阻力，從地面上觀察4個小球()A.在空中任何時刻總是捧成拋物線，它們的落地點(diǎn)是等間距的B.在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的C.在空中任何時刻總在飛機(jī)正下方，排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是等間距的D.在空中任何時刻總在飛機(jī)的正下方，捧成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的。解析：因?yàn)殍F球從飛機(jī)上釋放后做平拋運(yùn)動，在水平方向上有與飛機(jī)相同的速度．不論鐵球何時從飛機(jī)上釋放，鐵球與飛機(jī)在水平方向上都無相對運(yùn)動．鐵球同時還做自由落體運(yùn)動，它在豎直方向?qū)㈦x飛機(jī)越來越遠(yuǎn)．所以4個球在落地前始終處于飛機(jī)的正下方，并排成一條直線，又因?yàn)閺娘w機(jī)上每隔1s釋放1個球，而每個球在空中運(yùn)動的時間又是相等的，所以這4個球落地的時間也依次相差1s，它們的落地點(diǎn)必然是等間距的．若以飛機(jī)為參考系觀察4個鐵球都做自由落體運(yùn)動．此題把曲線運(yùn)動利用分解的方法“化曲為直”，使其成為我們所熟知的直線運(yùn)動，則據(jù)運(yùn)動的獨(dú)立性，可以分別在這兩個方向上用各自的運(yùn)動規(guī)律研究其運(yùn)動過程．二、拋體的速度師：由于運(yùn)動的等時性，那么大家能否根據(jù)前面的結(jié)論得到物體做平拋運(yùn)動的時間?生：由y＝1/2gt2得到，運(yùn)動時間師：這說明了什么問題?生：這說明了做平拋運(yùn)動的物體在空中運(yùn)動的時間僅取決于下落的高度，與初速度無關(guān)．師：那么落地的水平距離是多大?生：落地的水平距離師：這說明了什么問題?生：這說明了平拋運(yùn)動的水平位移不僅與初速度有關(guān)系，還與物體的下落高度有關(guān)．師：利用運(yùn)動合成的知識，結(jié)合圖6．4—2，求物體落地速度是多大?結(jié)論如何?生：落地速度，即落地速度也只與初速度v和下落高度h有關(guān)．師：平拋運(yùn)動的速度與水平方向的夾角為a，一般稱為平拋運(yùn)動的偏角．實(shí)際上，常稱為平拋運(yùn)動的偏角公式，在一些問答題中可以直接應(yīng)用此結(jié)論分析解答[例2]一個物體以l0m／s的速度從10m的水平高度拋出，落地時速度與地面的夾角θ是多少(不計(jì)空氣阻力)?[例3]在5m高的地方以6m／s的初速度水平拋出一個質(zhì)量是10kg的物體，則物體落地的速度是多大?從拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)發(fā)生的位移是多大?(忽略空氣阻力，取g=10m／s2)[交流與討論]應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解的方法我們探究了做平拋運(yùn)動的物體的位移和速度．請大家根據(jù)我們探究的結(jié)果研究一下平拋運(yùn)動的物體位移和速度之間存在什么關(guān)系．參考解答：根據(jù)前面的探究結(jié)果我們知道，物體的位移，與x軸的夾角的正切值為tanθ=gt/2v．物體的速度，與x軸的夾角的正切值為tanθ=gt/v．可以看到位移和速度的大小沒有太直接的關(guān)系，但它們的方向與x軸夾角的正切是2倍關(guān)系．利用這個關(guān)系我們就可以很方便地計(jì)算物體速度或位移的方向了．師：在(2)中，，與勻變速直線運(yùn)動公式vt2=v02+2as，形式上一致的，其物理意義相同嗎?生：物理意義并不相同，在中的h，并不是平拋運(yùn)動的位移，而是豎直方向上的位移，在中的s就是表示勻速直線運(yùn)動的位移．對于平拋運(yùn)動的位移，是由豎直位移和水平位移合成而得的．師：平拋運(yùn)動的軌跡是曲線(拋物線)，某一時刻的速度方向即為曲線上物體所在位置的切線方向．設(shè)物體運(yùn)動的時間為t，則這一時刻的速度與豎直方向夾角的正切值tanβ=v0/gt，而物體下落的高度為h=＝1/2gt2．如圖6．4—3．圖中的A點(diǎn)為速度的切線與拋出點(diǎn)的水平線的交點(diǎn)，C點(diǎn)為物體所在位置的豎直線與水平線的交點(diǎn)，從圖中可以看出A為水平線段OC的中點(diǎn)．平拋運(yùn)動的這一重要特征，對我們分析類平拋運(yùn)動，特別是帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)是很有幫助的．平拋運(yùn)動常分解成水平方向和豎直方向的兩個分運(yùn)動來處理，由于豎直分運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，所以初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的公式和特點(diǎn)均可以在此應(yīng)用．另外，有時候根據(jù)具體情況也可以將平拋運(yùn)動沿其他方向分解.三、斜拋運(yùn)動師：如果物體拋出時的速度不是沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方的(這種情況稱為斜拋)，它的受力情況是什么樣的?加速度又如何?生：它的受力情況與平拋完全相同，即在水平方向仍不受力，加速度仍是0；在豎直方向仍只受重力，加速度仍為g．師：實(shí)際上物體以初速度v沿斜向上或斜向下方拋出，物體只在重力作用下的運(yùn)動，如何表示?與平拋是否相同?生：斜拋運(yùn)動沿水平方向和豎直方向初速度與平拋不同，分別是vx=vcosθ和vy=sinθ.由于物體運(yùn)動過程中只受重力，所以水平方向速度vx=vcosθ保持不變，做勻速直線運(yùn)動；而豎直方向上因受重力作用，有豎直向下的重力加速度J，同時有豎直向上的初速度vy=sinθ，因此做勻減速運(yùn)動(是豎直上拋運(yùn)動，當(dāng)初速度向斜下方，豎直方向的分運(yùn)動為豎直下拋運(yùn)動)，當(dāng)速度減小到。時物體上升到最高點(diǎn)，此時物體由于還受到重力，所以仍有一個向下的加速度g，將開始做豎直向下的加速運(yùn)動．因此，斜拋運(yùn)動可以看成是水平方向速度為vx=vcosθ的勻速直線運(yùn)動和豎直方向初速度為vy=sinθ的豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動的合運(yùn)動．師：斜拋運(yùn)動分斜上拋和斜下拋(由初速度方向確定)兩種，下面以斜上拋運(yùn)動為例討論．師：斜拋運(yùn)動的特點(diǎn)是什么?生：特點(diǎn)：加速度a=g，方向豎直向下，初速度方向與水平方向成一夾角θ斜向上，θ＝90°時為豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動θ=0°時為平拋運(yùn)動．師：常見的處理方法：①將斜上拋運(yùn)動分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動，這樣有由此可以得到哪些特點(diǎn)?生：由此可得如下特點(diǎn)：a．斜向上運(yùn)動的時間與斜向下運(yùn)動的時間相等；b.從軌道最高點(diǎn)將斜拋運(yùn)動分為前后兩段具有對稱性，如同一高度上的兩點(diǎn)，速度大小相等，速度方向與水平線的夾角相同．師：②將斜拋運(yùn)動分解為沿初速度方向的斜向上的勻速直線運(yùn)動和自由落體運(yùn)動兩個分運(yùn)動，用矢量合成法則求解．③將沿斜面和垂直斜面方向作為x、y軸，分別分解初速度和加速度后用運(yùn)動學(xué)公式解題．[交流與討論]對于斜拋運(yùn)動我們只介紹下船上拋和斜下拋的研究方法，除了平拋、斜上拋、斜下拋外，拋體運(yùn)動還包括豎直上拋和豎直下拋，請大家根據(jù)我們研究前面幾種拋體運(yùn)動的方法來研究一下豎直上拋和豎直下拋．參考解答：對于這兩種運(yùn)動來說，它們都是直線運(yùn)動，但這并不影響用運(yùn)動的合成與分解的方法來研究它們．這個過程我們可以仿照第一節(jié)中我們介紹的勻加速運(yùn)動的分解過程．對豎直上拋運(yùn)動，設(shè)它的初速度為v0，那么它的速度就可以寫成v=v0—gt的形式，位移寫成x=v0t—gt2／2的形式．那這樣我們就可以進(jìn)行分解了．把速度寫成v1=v0，v2=—gt的形式，把位移寫成xl=v0t，x2=—gt2／2的形式，這樣我們可以看到，豎直上拋運(yùn)動被分解成了一個豎直向上的勻速直線運(yùn)動和一個豎直向上的勻減速運(yùn)動．對于豎直下拋運(yùn)動可以采取同樣的方法進(jìn)行處理．[小結(jié)]1．具有水平速度的物體，只受重力作用時，形成平拋運(yùn)動．2．平拋運(yùn)動可分解為水平勻蓬運(yùn)動和豎直自由落體運(yùn)動．平拋位移等于水平位移和豎直位移的矢量和；平拋瞬時速度等于水平速度和豎直速度的矢量和．3．平拋運(yùn)動是一種勻變速曲線運(yùn)動．4．如果物體受到恒定合外力作用，并且合外力跟初速度垂直，形成類似平拋的勻變速曲線運(yùn)動，只需把公式中的g換成a，其中a＝F合／m.說明：1．干拋運(yùn)動是學(xué)生接觸到的第一個曲線運(yùn)動，弄清其成固是基礎(chǔ)，水平初速度的獲得是同題的關(guān)鍵，可歸納眾兩種；(1)物體被水平加速：水平拋出、水干射出、水平?jīng)_擊等；(2)物體與原來水平運(yùn)動的載體脫離，由于慣性而保持原來的水平速度．2．平拋運(yùn)動的位移公式和速度公式中有三個含有時間t，應(yīng)根據(jù)不同的已知條件來求時間．但應(yīng)明確：平拋運(yùn)動的時間完全由拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的豎直高度確定(在不高的范國內(nèi)g恒定)，與拋出的速度無關(guān)．學(xué)生活動作業(yè)[布置作業(yè)]教材第43頁“問題與練習(xí)”第l題．板書設(shè)計(jì)教學(xué)后記課后習(xí)題1.關(guān)于平拋物體的運(yùn)動，下列說法中正確的是()A．物體只受重力的作用，是a＝g的勻變速運(yùn)動B．初速度越大，物體在空中運(yùn)動的時間越長C．物體落地時的水平位移與初速度無關(guān)D．物體落地時的水平位移與拋出點(diǎn)的高度無關(guān)2.從同一高度以不同的速度水平拋出的兩個物體落到地面的時間()A．速度大的時間長B．速度小的時間長C．落地時間—定相同D。由質(zhì)量大小決定3．距離地面1000m高處的飛機(jī)，以100m／s的速度水平直線飛行時，在飛機(jī)上每隔2s向外放出—重物，空氣阻力和風(fēng)的影響不計(jì)，當(dāng)?shù)?個重物離開飛機(jī)時，求：(1)相鄰的兩重物在空中的水平距離；(2)在豎直方向上編號為5、4、3、2、1的5個重物距離飛機(jī)的距離．4．平拋物體的運(yùn)動可以看成()A．水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的勻速運(yùn)動的合成B．水平方向的勻加速運(yùn)動和豎直方向的勻速運(yùn)動的合成C．水平方向的勻加速運(yùn)動和豎直方向的勻加速運(yùn)動的合成D．水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的合成5．水平勻速飛行的飛機(jī)投彈，若空氣阻力和風(fēng)的影響不計(jì)，炸彈落地時，飛機(jī)的位置在()A．炸彈的正上方B．炸彈的前上方C．炸彈的后上方D．以上三種情況都有可能出現(xiàn)6．物體做平拋運(yùn)動時，描述物體在豎直方向的分速度vy(取向下為正)隨時間變化的圖線是()7.在離地高為15m處以5m/s的水平速度拋出—個物體，則物體在空中運(yùn)動的時間為_______s，物體落地點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水平距離為__________m．(g取l0m／s2)8．如圖5-3-2所示，小球從平臺A水平拋出落到平臺B上，已知AB的高度差為h=1.25m，兩平臺的水平距離為s＝5m，則小球的速度至少為___________m／s時，小球才能夠落到平臺B上，(g取10m/s2)9．以10m／s的初速度水平拋出一個物體，空氣阻力不計(jì)，拋出后的某一時刻，物體速度的大小為初速度的倍，物體在空中運(yùn)動的時間為________s．(取g＝