第五章 抛体运动 大单元学习课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

高一物理大单元整体学习 一、两个大概念 学科大概念 课程大概念 二、单元整体概述 1. 课标研究 2. 教材分析 3. 单元整体设计逻辑 4. 单元学习目标 5. 单元情境及单元学习任务 三、四个阶段及学习活动设计 1. 整体感知 2. 探究建构 3. 应用迁移 4. 重构拓展 一、两个大概念 学科大概念： 大概念：物质、运动 概念层级：实物、机械运动、曲线运动 宏观物体：小球等、质点 课程大概念： 1．建构物理模型的思维方式； 2．认识物理模型在探索自然规律中的作用； 3．化繁为简，对运动过程进行分解、合成，通过应用分运动的规律进而解决实际运动； 4．科学探究的要素； 5．等效替代的思想、方法； 6．使用理论联系实际、学以致用的思想和意识。 1.通过实验，了解曲线运动，知道物体做曲线运动的条件。 2.通过实验，探究并认识平抛运动的规律。会用运动合成与分解的方法分析平抛运动。体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。能分析生产生活中的抛体运动。 二、单元整体概述-课标研究 二、单元整体概述-教材分析 本章既要讨论曲线运动的规律，又要用牛顿运动定律对有关曲线运动的问题进行分析。可以说，本章实际上是运动学和动力学知识在曲线运动中的具体应用，是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸。从思维上看，本章内容与前面所学内容构成了对运动与相互作用认识由简单到复杂、由浅人深的逐渐深化过程。 核心重点——抛体运动是匀变速曲线运动，从受力角度分析，仅受重力作用；从运动轨迹来看其运动轨迹是抛物线。化繁为简是很重要的物理方法，解决抛体运动需对运动过程进行分解、合成，通过应用分运动的规律进而解决实际运动，这也充分体现了物理学中等效替代的思想、方法。 课程大概念——通过分析生活生产、体育运动、军事等方面有关的抛体运动问题，进一步强化相互作用与运动的观念;通过解决实际问题，培养学生理论联系实际、学以致用的思想和意识。 分解为四个阶段—— 感知：画出“抛体运动”的内容框架结构； 探究：探究抛体运动的规律； 迁移：应用抛体运动规律分析物体的运动； 重构：单元重构·拓展·过关； 经过这四个阶段逐步深入、螺旋上升，从而完成单元任务。 二、单元整体概述-单元整体设计逻辑 1.构建《抛体运动》的知识结构、能力结构和逻辑结构，能用自己的话解释出来，通过对基本概念的构建，对核心内容人人过关，初步认知“曲线运动”。 2.经历抛体运动的建构过程，能将特定实际情境中的运动抽象成抛体运动，构建运动的合成与分解等概念，实验探究小球两个方向速度、位移随时间的变化规律。能够用x-t和v-t图像定量描述物体的运动和解决简单的物理问题。 3.小组交流，本单元的学习过程中有哪些研究物理问题的方法，说明研究物理问题的分解方法的理解。会利用证据来表达自己的观点。 二、单元整体概述-单元目标 单元情境 篮球是青少年非常喜欢的运动项目，其中投篮是篮球运动中的一项关键技术。 单元学习任务 如何提高投篮的命中率？ 二、单元整体概述-单元情境&学习任务 1.构建《抛体运动》知识结构、能力结构和逻辑结构，并用自己的话解释出来，通过抛体运动的规律的形成及其应用，对核心内容人人过关，进一步认知“运动和相互作用观念”。 2.学习将复杂运动分解成简单运动的研究方法,能够将实际中的对象和运动过程简化成物理模型；实验探究平抛运动的规律，会用运动合成与分解的方法分析平抛运动的实例。 3.理论联系实际，应用抛体运动的规律，分析解决生产、生活中的实际问题，比如何提高“投篮”命中率等问题。 【整体感知】 1.结合文本，查阅资料，从运动的轨迹、速度变化等角度对机械运动进行分类。 2.类比合力与分力的关系，思考说明用怎样的思想方法研究曲线运动。 3.画出《抛体运动》内容结构，说明本单元内容和前后单元内容之间的逻辑关系进一步认识“运动与相互作用观念”。 【探究建构】 1.分析归纳曲线运动中速度的方向和物体做曲线运动的条件,说明曲线运动的性质。 2.通过蜡块运动实验，说明合运动与分运动的关系，定量计算蜡块的运动轨迹。 3.实验探究平抛运动的规律,并从动力学的角度解释,说明科学探究的要素有哪些。 【应用迁移】 1.从合运动、分运动的关系，分析解决汽艇过河问题。 2.运用平抛运动的规律，解决滑雪等体育运动中的抛体运动问题。 3.应用“平抛运动规律”“运动的合成与分解”解决投篮中的斜抛问题。 【重构拓展】 1.重构本单元内容结构体系，说明单元内容体现了怎样的物理学思想方法。 2.拓展抛体运动的规律，解决滑雪运动员在斜面上腾空时离斜面的最大距离。 3.单元自主过关，总结落实;以体育比赛中投掷铅球为例，说明其运动特点。 三、单元设计逻辑 三、四个阶段及学习活动——整体感知 对运动的分类是了解力与曲线运动关系的重要环节，观察、描述物体的运动才能解决运动。学习如何描述运动的物体，了解描述运动需要的物理量，是学习高中物理知识的基础。 1.结合文本，查阅资料，从运动的轨迹、速度变化等角度对机械运动进行简单分类。 2.“合力”与“分力”体现了一种怎样的思想关系？类比思考，说明如何研究曲线运动？ 画出“抛体运动”单元内容框架，说明各部分间的逻辑关系。 学习目标 1.结合文本，查阅资料，从运动的轨迹、速度变化等角度对机械运动进行分类。 2.类比合力与分力的关系，思考说明用怎样的思想方法研究曲线运动。 3.画出《抛体运动》内容结构，说明本单元内容和前后单元内容之间的逻辑关系进一步认识“运动与相互作用观念”。 情境 篮球是青少年非常喜欢的运动项目，其中投篮是篮球运动中的一项关键技术。 如何提高投篮的命中率？ 学习活动一 从运动的轨迹、速度变化等角度分类 学习活动二 画出“抛体运动”单元内容框架，说明各部分间的逻辑关系 三、四个阶段及学习活动——探究建构 学习目标 1.分析归纳曲线运动中速度的方向和物体做曲线运动的条件，说明曲线运动的性质。 2.通过蜡块运动实验，说明合运动与分运动的关系，定量计算蜡块的运动轨迹。 3.实验探究平抛运动的规律，并从动力学的角度解释，说明科学探究的要素有哪些。 学习活动三 分析曲线运动中速度的方向和做曲线运动的条件 1.水平桌面上摆一条弯曲的轨道，它是由几段稍短的弧形轨道组合而成。使钢球由轨道的C端滚入。在轨道下面放一张白纸，蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动痕迹，记录钢球在A点的运动方向。 拆去一段轨道，钢球的轨道出口改在B点。用相同方法记录钢球在轨道B点的运动方向。白纸上的墨迹与轨道曲线有什么关系? 2.思考：让撑开的带有水滴的雨伞旋转，水滴飞出的方向有什么特点？ 3.根据你做过的实验，你对曲线运动中某点速度的方向作出一个怎样的结论？ 4.在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在不受外力作用时做直线运动。 做一做：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在运动方向的正前方放一条形磁铁，观察小球的运动轨迹。若在运动方向的一侧放一条形磁铁，观察小球的运动。前后对比，说明发生现象的原因，说明物体做曲线运动的条件是什么？ 学习活动四 探究运动的合成与分解 1.类比力的合成与分解、合力与分力等，说明什么是力的合成与分解？什么是合力与分力？ 2.用实际的例子说明什么是运动的合成与分解。 通过绘制曲线运动轨迹完成曲线运动模型的构建； 通过回顾力的合成与分解，构建运动的合成与分解模型。 三、四个阶段及学习活动——探究建构 学习活动五 探究平抛运动的规律 1.从动力学的角度认识抛体运动的规律 实际上生活中有许多这种运动的例子：物体以一定的初速度被抛出，忽略空气阻力，在只受重力的情况下做曲线运动，我们把这种运动称为抛体运动。在抛体运动中有一种特殊情况，像实验中的A球被抛出时的初速度方向沿水平方向，只在重力作用下运动我们把这样的抛体运动称为平抛运动。平抛运动过程中，受力有何特点？加速度是否变化？速度变化是否均匀？为什么？ 平抛运动可以分解为水平方向和竖直方向的两个分运动，结合动力学的知识，分析两个分运动的性质。 2.探究平抛运动竖直方向分运动规律 动手实验，观察小球A、B运动情况。多做几次实验，使小球A的速度逐次增大，认真观察实验现象。 在上述实验中，A球的初速度方向是水平的。如果忽略空气阻力，小球A、B运动都是只在重力作用下的运动。对于A球的运动，结合实验观察到的现象，请你运用运动的合成与分解的思想，猜想它在竖直方向上的运动情况，给出猜想依据。平抛运动过程中，速度变化是否均匀？为什么？ 3.探究平抛运动水平方向分运动规律 4.如图是同学小丽通过实验描绘的小球作平抛运动的一条轨迹。平抛运动中，竖直方向为自由落体运动，那么请你说明如何证明水平方向的运动为匀速直线运动。 5.一物体做平抛运动，以抛出点位置为原点，以初速度方向和竖直方向建立直角坐标系，根据运动的合成与分解，分别求出任意时刻物体的速度和位移。 由实验的由来得出相应的结论以及对结论的分析 三、四个阶段及学习活动——应用迁移 区分水平运动与竖直运动，会分别描述物体两个方向的运动，并学会计算合速度、合位移 学习目标 1.从合运动、分运动的关系，分析解决汽艇过河问题。 2.运用平抛运动的规律，解决滑雪等体育运动中的抛体运动问题。 3.应用“平抛运动规律”“运动的合成与分解”，解决投篮中的斜抛问题。 学习活动六、汽艇渡河 汽艇以 18 km/h 的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽 500 m。设想河水不流动，汽艇驶到对岸需要多长时间？如果河水流速是 3.6 km/h，汽艇驶到对岸需要多长时间？汽艇在对岸何处靠岸？ 学习活动七、体育运动中的抛体运动 【投篮】在篮球比赛中，投篮的投出角度会影响投篮的命中率。在某次投篮表演中，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球以与水平面成45°的倾角准确落入篮筐，这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平面上，投球点到篮筐距离为9.8m，忽略空气阻力，g取10m/s2。分析计算： 1.篮球进筐的速度有多大？ 2.篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？ 【滑雪】我国滑雪运动员谷爱凌在备战2022年北京冬奥会期间的一次滑雪训练中，在滑雪道上获得一定速度后从跳台水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，跳台位置为a点，着陆点在斜坡上b点。测得ab间的距离为40m，斜坡与水平方向的夹角为30°。试计算谷爱凌在a处的速度大小和在空中飞行的时间。不计空气阻力，g取10m/s2。 三、四个阶段及学习活动——重构拓展 学习目标 1.重构本单元内容结构体系，说明单元内容体现了怎样的物理学思想方法。 2.拓展抛体运动的规律，解决滑雪运动员在斜面上腾空时离斜面的最大距离。 3.单元自主过关，总结落实；以体育比赛中投掷铅球为例，说明其运动特点。 【单元拓展】 【拓展1】我国滑雪运动员谷爱凌在2022年北京冬奥会期间的一次滑雪训练中，在滑雪道上获得一定速度后从跳台水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，跳台位置为a点，着陆点在斜坡上b点。测得ab间的距离为40m，斜坡与水平方向的夹角为30°。分析解决以下问题： 1.爱凌离开斜面的最大距离； 2.训练中，假设谷爱凌第二次从跳台水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆于斜坡上c点，求着陆点在斜坡上b、c两点时速度的方向与斜坡之间夹角之比。 不计空气阻力，g取10m/s2。 【拓展2】在水平地面将一小球斜向上抛出，物体的初速度 v0 与水平方向的夹角为 θ，不计空气阻力，计算说明： 1.小球在空中上升的最大高度（射高）； 2.小球水平方向的位移（射程）； 3.初速度不变的情况下，射程最远需要满足怎样的条件？ 通过速度分解和位移分解认知描述平抛运动的方法，分清水平速度、竖直速度、合速度，水平位移、竖直位移、合速度的不同；了解速度角、位移角、合速度、合位移的物理意义，对正交分解法处理物理问题理解到位。 谢谢大家的倾听，不当之处 敬请批评指正！ $$