《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 3.4拋體運(yùn)動(dòng)

3.4拋體運(yùn)動(dòng)醫(yī)藥衛(wèi)生類教學(xué)目標(biāo)：1.知道拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的概念，知道拋體運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)，會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論分析，建立運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系，培養(yǎng)相互作用觀念，知道拋體運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。（物理觀念與應(yīng)用）2.認(rèn)識(shí)平拋模型是在不計(jì)空氣阻力的前提下，物體以一定的初速度沿水平方向拋出，只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng)模型。理解平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，能在熟悉情境中運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)模型解決問(wèn)題。能利用已知的直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，滲透“化曲為直”、“化繁為簡(jiǎn)”、“等效替換”等重要的物理思想。（科學(xué)思維與創(chuàng)新）3.學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本步驟，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，進(jìn)一步歸納分析出平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。通過(guò)實(shí)例分析，體會(huì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。（科學(xué)探究與實(shí)踐）4.通過(guò)用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)解決和解釋自然、生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，體驗(yàn)物理與生活的緊密聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的興趣。通過(guò)對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析與計(jì)算，提升邏輯思維，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)重點(diǎn)：1.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)與生活現(xiàn)象的觀察，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。2.通過(guò)對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的理論分析，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)平拋運(yùn)動(dòng)的物理模型，掌握平拋運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：在熟悉的情景中，能運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的模型解決問(wèn)題，體會(huì)“化曲為直”、“化繁為簡(jiǎn)”、“等效替換”等的科學(xué)思想。教學(xué)方法：講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)器材：乒乓球多媒體材料：課程PPT（內(nèi)含情景視頻與圖片等）教學(xué)過(guò)程：新課導(dǎo)入不考慮空氣阻力等其他因素的影響，觀察以下圖片中蕩樹枝飛起猴子、從崖邊跳水的小狗、跳躍過(guò)山崖的羚羊的運(yùn)動(dòng)有那些共同特點(diǎn)？物體運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)速度如何？（都具有初速度）受力情況如何？（只受到重力的作用）教師演示：準(zhǔn)備一個(gè)乒乓球，教師分別進(jìn)行豎直上拋、豎直下拋、平拋和斜拋的拋球演示，引導(dǎo)學(xué)生思考在忽略空氣阻力等因素的影響下，以不同形式拋出的乒乓球運(yùn)動(dòng)有那些共同特點(diǎn)？（乒乓球運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)速度如何、受力情況如何、運(yùn)動(dòng)軌跡如何？）拋體運(yùn)動(dòng)的定義：以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，僅在重力作用下物體所做的運(yùn)動(dòng)叫做拋體運(yùn)動(dòng)。拋體運(yùn)動(dòng)又分為豎直上拋運(yùn)動(dòng)、豎直下拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)。物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)和豎直下拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，初速度方向與重力方向在同一條直線上，物體做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為直線。而當(dāng)物體的初速度沿水平方向或與水平方向成一定角度時(shí)，稱物體做平拋運(yùn)動(dòng)或斜拋運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)或斜拋運(yùn)動(dòng)初速度方向與重力方向不在同一條直線上，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線。本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為平拋運(yùn)動(dòng)。新課講授情境引入：在實(shí)際生活中有很多拋體運(yùn)動(dòng)的例子。例如，飛機(jī)水平飛行時(shí)投彈，投下的炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)。要使炸彈命中目標(biāo)，飛機(jī)應(yīng)該在離目標(biāo)有一定距離時(shí)投彈，這個(gè)距離是多少呢？3.4.1平拋運(yùn)動(dòng)1.平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）平拋物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在上一節(jié)“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，如圖所示，在忽略空氣阻力條件下，物體只受到重力的作用，初速度方向與重力方向垂直，即初速度方向沿水平方向。本節(jié)我們將從理論分析的角度，對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律作進(jìn)一步分析。由運(yùn)動(dòng)的合成與分解及運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性分析可知，將平拋運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)（化曲為直思想），即水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。利用這個(gè)規(guī)律，我們也可以研究飛機(jī)投彈精準(zhǔn)命中目標(biāo)的問(wèn)題。2.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律問(wèn)題1：炸彈從沿水平方向飛行的飛機(jī)上豎直擲出后，炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的速度如何隨時(shí)間變化？可以將炸彈的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為具有一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)。在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，建立合適的坐標(biāo)系很重要。在研究直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們最好沿著這條直線建立一維坐標(biāo)系，在研究物體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，選擇平面直角坐標(biāo)系。如圖所示，以炸彈從沿水平方向飛行的飛機(jī)上豎直擲出后瞬間的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，設(shè)炸彈被擊飛出的瞬間初速度為v0（方向：水平向右），炸彈離開飛機(jī)后只受到重力的作用（方向：豎直向下），因以水平向右的方向和豎直向下的方向分別為x軸和y軸的正方向，建立平面直角坐標(biāo)系。炸彈在重力作用下做平拋運(yùn)動(dòng)，且平拋運(yùn)動(dòng)是一個(gè)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。炸彈在水平與豎直兩個(gè)方向上受力及運(yùn)動(dòng)情況如下表。初速度受力情況加速度運(yùn)動(dòng)情況水平方向v不受力0勻速直線運(yùn)動(dòng)豎直方向0豎直向下的重力g勻加速直線運(yùn)動(dòng)（自由落體）水平方向物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也就是速度始終不變vx=v0。豎直方向物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，初速度為0，末速度就是vy=gt。如圖所示，根據(jù)矢量運(yùn)算法則，速度矢量v和它的兩個(gè)分矢量vx、vy的三個(gè)有向線段正好構(gòu)成一個(gè)矩形的對(duì)角線和一對(duì)鄰邊。應(yīng)用勾股定理，可以求出速度的大小v=vx2結(jié)論1：平拋運(yùn)動(dòng)物體的速度隨時(shí)間變化關(guān)系為水平方向上:v豎直方向上:v合速度大?。簐=vx2速度是一個(gè)矢量，有大小和方向，假設(shè)某時(shí)刻平拋運(yùn)動(dòng)中速度方向與水平方向的夾角為θ?？梢酝ㄟ^(guò)求出∠θ的正切值求得此時(shí)速度方向。結(jié)論2：平拋運(yùn)動(dòng)物體在某時(shí)刻的速度方向tan問(wèn)題2：炸彈從沿水平方向飛行的飛機(jī)上豎直擲出后，炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)，炸彈的位移如何隨時(shí)間變化？炸彈從沿水平方向飛行的飛機(jī)上豎直擲出后，炸彈被擲出后相對(duì)于飛出點(diǎn)（坐標(biāo)原點(diǎn)）的位移大小、方向都在變化。這種情況下我們就要分別研究它在水平和豎直兩個(gè)方向上的分位移x和y。如圖所示，水平方向物體不受力的作用，因此做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也就是速度始終不變vx=v0。根據(jù)物體做勻速直運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系可知，水平分位移與時(shí)間的關(guān)系是x=豎直方向物體受重力作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此豎直分位移與時(shí)間的關(guān)系是y=12gt2。根據(jù)矢量運(yùn)算法則，位移矢量S和它的兩個(gè)分矢量x、y構(gòu)成一個(gè)矩形的對(duì)角線和一對(duì)鄰邊。應(yīng)用勾股定理，s=結(jié)論1：平拋運(yùn)動(dòng)物體的位移大小隨時(shí)間的變化關(guān)系水平方向上：x=v0t豎直方向上：y=合位移大?。簊=x結(jié)論2：平拋運(yùn)動(dòng)的位移方向位移是矢量，即有大小還有方向，假設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)中位移方向與水平方向的夾角為α，如圖所示，可以通過(guò)求出∠α的正切值求得位移的方向與x軸的夾角，即tanα=問(wèn)題3：炸彈從沿水平方向飛行的飛機(jī)上豎直擲出后，炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的軌跡如何？在平面直角坐標(biāo)系中如何表示其運(yùn)動(dòng)的軌跡方程？水平方向上：x=v0t；豎直方向上：y=12g結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程平拋運(yùn)動(dòng)豎直位移y和水平位移x的關(guān)系，是一個(gè)二次函數(shù)。根據(jù)初中數(shù)學(xué)知識(shí)可知平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線。問(wèn)題4：物體做平拋運(yùn)動(dòng)的速度方向的正切值和位移方向的正切值有怎樣的數(shù)量關(guān)系呢？這個(gè)關(guān)系有著怎樣的含義呢？由于tanθ=v可以直接得到兩者的數(shù)量關(guān)系：tanθ=2tanα。由圖可知，速度的反向延長(zhǎng)線交于水平位移的中點(diǎn)。（二）例題講解例題1：桌面上一只盤子由于滑得太快，以至于滑出了桌子邊緣。桌面高1.05m,盤子滑出桌子邊緣時(shí)的速度0.74m/s。那么該盤子在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是多少？它落地時(shí)離開桌子邊緣的距離是多少？（g取9.8m/s2）

分析：盤子滑出桌子邊緣后做初速度為0.74m/s的平拋運(yùn)動(dòng)。以盤子從桌子邊緣滑出的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，取盤子的水平速度方向?yàn)閤軸正方向，取豎直向下的方向?yàn)閥軸正方向。由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可求解盤子在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間及盤子離開桌子邊緣的距離.解：分別考慮豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)。在豎直方向上h=12t=2?g=在水平方向上x=v0t，可求出盤子落地時(shí)離開桌子邊緣的距離，即x=v0t=0.74×0.46≈0.34m反思與拓展：當(dāng)人在同一位置以不同的初速度水平拋出物體時(shí)，物體的落地點(diǎn)不同，但每個(gè)物體的落地時(shí)間相同。請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)這是為什么？分析：這里位置相同意味著物體做平拋運(yùn)動(dòng)的高度相同，由y=12gt例題2：飛機(jī)水平飛行時(shí)投彈，投下的炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)。假設(shè)飛機(jī)在距地面810m的高空以60m/s勻速飛行，要使炸彈命中目標(biāo)，飛機(jī)應(yīng)該在離目標(biāo)有一定距離時(shí)投彈，這個(gè)距離是多少呢？（g=10m/s；忽略空氣阻力）分析：從飛機(jī)上投放的物資在離開飛機(jī)的瞬間具有與飛機(jī)相同的水平初速度。在忽略空氣阻力的情況下，炸彈在下落過(guò)程中只受重力作用，所以離開飛機(jī)后的炸彈做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求解飛行員應(yīng)在距目標(biāo)水平距離多遠(yuǎn)處投放炸彈的問(wèn)題。

解：以炸彈從飛機(jī)釋放的位置為原點(diǎn)O，建立平面直角坐標(biāo)系，x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向。分別考慮豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)，列出已知量和未知量。水平方向：物資做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知初速度v0=60m/s。未知量：時(shí)間t、距離x應(yīng)用y軸方向的運(yùn)動(dòng)方程y=1t=2yg=應(yīng)用x方向的運(yùn)動(dòng)方程求出飛行員投放物資處距離目標(biāo)的水平距離為x=v0t=60×92所以飛機(jī)應(yīng)該在距目標(biāo)水平距離為764m的地方開始投放物資。例3：某同學(xué)在磚墻前的某一高處以水平速度1m/s拋出一石頭，石頭在空中運(yùn)動(dòng)的部分軌跡照片如圖所示.從照片可看出石頭恰好垂直打在一傾角為37°的斜坡上的A點(diǎn)。求石頭下落到斜面時(shí)的豎直方向的速度。（tan53°分析：將石頭下落到斜面時(shí)的垂直斜面的的速度沿水平方向和豎直方向正交分解，設(shè)該速度方向與水平方向的夾角為θ，由于該速度方向與斜面方向垂直，得到θ=53°。因此可以得到：tanθ將tan53°≈1.327，vxvy≈3.4.2斜拋運(yùn)動(dòng)如下圖所示，標(biāo)槍和足球做所的運(yùn)動(dòng)就是斜拋運(yùn)動(dòng)。斜拋運(yùn)動(dòng)的定義：斜拋運(yùn)動(dòng)是指物體以一定的初速度斜向拋射出去，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運(yùn)動(dòng)。由于斜拋運(yùn)動(dòng)的加速度是重力加速度，且加速度與速度方向之間有夾角，因此，斜拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線。斜拋運(yùn)動(dòng)的三要素射程、射高和飛行時(shí)間。如圖所示，射程是指在一定的高度和初速度下，物體被拋出后所經(jīng)過(guò)的水平距離；射高是指物體被拋出后所達(dá)到的最高點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的垂直距離；飛行時(shí)間是指物體從拋出點(diǎn)到落點(diǎn)的總時(shí)間。生活情景：任意球是一種在足球比賽中發(fā)生犯規(guī)后重新開始比賽的方法，一般對(duì)方球員在禁區(qū)外犯規(guī)時(shí)，就會(huì)判罰給本方一個(gè)任意球。任意球分兩種：直接任意球（踢球隊(duì)員可將球直接射入犯規(guī)隊(duì)球門得分）及間接任意球（踢球隊(duì)員不得直接射門得分，球在進(jìn)入球門前必須被其他隊(duì)員踢或觸及）。在足球比賽中，當(dāng)一方獲得任意球機(jī)會(huì)時(shí)，球員通常會(huì)根據(jù)場(chǎng)上形勢(shì)和防守方的站位來(lái)選擇最佳的拋射角和初速度。這個(gè)選擇直接決定了足球的飛行軌跡、射高和射程，進(jìn)而影響到球是否能成功繞過(guò)防守球員并進(jìn)入球門。實(shí)驗(yàn)及研究表明，當(dāng)初速度與水平方向之間的夾角一定時(shí)，初速度越大，斜拋物體達(dá)到的射高和射程越大，當(dāng)初速度大小一定，初速度方向與水平方向之間的夾角為45°時(shí)，射程最大。課堂小結(jié)知識(shí)梳理拋體運(yùn)動(dòng)以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，僅在重力作用下物體所做的運(yùn)動(dòng)叫做拋體運(yùn)動(dòng)。2、平拋運(yùn)動(dòng)的速度水平方向上勻速直線運(yùn)動(dòng):v豎直方向上初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng):v合速度：v=vx2tan3、平拋運(yùn)動(dòng)的位移水平方向上：x=v0t豎直方向上：y=合位移：s=xtan斜拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)是指物體以一定的初速度斜向拋射出去，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運(yùn)動(dòng)。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：理解平拋運(yùn)動(dòng)模型的建構(gòu)過(guò)程，掌握用平拋運(yùn)動(dòng)模型的規(guī)律，解決實(shí)際生活中的問(wèn)題的科學(xué)方法。四、課堂練習(xí)及作業(yè)布置課堂練習(xí)：1.對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的物體，若g已知，再給出下列哪組條件，可確定其初速度大小()A．水平位移B．下落高度C．落地時(shí)速度大小和方向D．落地位移大小和方向答案： D2.某同學(xué)在籃球場(chǎng)地上做斜上拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，設(shè)拋出球的初速度為20m/s，拋射角分別為30°、45°、60°、75°，不計(jì)空氣阻力，則關(guān)于球的射程，以下說(shuō)法中正確的是()A．以30°角度拋射時(shí)，射程最大B．以45°角度拋射時(shí)，射程最大C．以60°角度拋射時(shí)，射程最大D．以75°角度拋射時(shí)，射程最大答案：B3.（多選）如圖所示，一架戰(zhàn)斗機(jī)在距地面高度一定的空中，由東向西沿水平方向勻速飛行，發(fā)現(xiàn)地面目標(biāo)后，開始瞄準(zhǔn)并投擲炸彈。若炸彈恰好擊中目標(biāo)P，假設(shè)投彈后飛機(jī)仍以原速度水平勻速飛行，空氣阻力不計(jì)（）A.飛機(jī)投彈