5.4 抛体运动规律 教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

必修二第五章第4节 抛体运动规律 教材分析和教学设计 一、第五章教材分析 1.本章内容简述及逻辑结构 本章主要包含曲线运动、运动的合成与分解、实验：探究平抛运动、抛体运动规律四节组成。重点是曲线运动速度的求解、运动的合成与分解、实验思路设计。难点是曲线运动条件理解、合成与分解的迁移使用、准确控制实验变量完成实验。 首先曲线运动主要内容是曲线运动的速度方向、物体做曲线运动的条件。逻辑结构主要是沿用之前运动轨迹方法，先从结果上分析速度大小、方向，而后从深层次分析运动规律产生条件。 其次衔接求解曲线运动的主要方法运动的合成与分解其运用蜡块运动演示实验（建立坐标系、蜡块运动轨迹、蜡块运动速度），将抽象的规律具象化，很好展示运动的合成与分解。 再次，讲述抛体运动中的特殊运动平抛运动，利用实验探究平抛运动的特点，教材设计从一般运动曲线运动到特殊平抛运动到抛体运动。 最后从实验分析到理论分析。讲述抛体运动在水平方向和在竖直方向的规律，主要讲述怎样理论推导速度和位移公式，最后运用公式推导平抛运动是抛物线。而后从特殊扩展到普通，研究一般抛体运动规律。 2.课程标准对该章的要求 能对常见的机械运动分类。会用运动与相互作用只是分析曲线运动问题。 能认识平抛运动物理模型特征，通过研究平抛运动运动形式，体会物理学中实验和理论推导的方式，以及化繁为简的研究方法。能用证据说明问题。能对曲线运动一些错误认识提出质疑。 会做“探究平抛运动特点”等实验。能明确实验需要测量的物理量，由此设计实验方案。会使用提供的实验器材进行试验并获得数据，通过数据分析发现特点，并归纳实验结论，尝试对其做出解释。能写简单的实验报告。 3.课时安排 第一课时：曲线运动；第二课时：运动的合成与分解；第三课时：实验：探究平抛运动特点；第四课时：抛体运动规律 2、 第4节抛体运动规律教学设计 人教版   高二年级  物理  教学设计 主备人 学科 物理 时间 课题 第五章抛体运动 第4节 抛体运动规律 教 学 目 标 物理观念 1.掌握实验结果和结果产生原因。  2.知道怎样用合成与分解的方法描述物理运动规律。  3.掌握平抛运动的规律和特点。 4.了解一般抛体运动的规律。 科学思维 1.学生能够综合运用已学知识，来探究新的现象规律。 2.提高大家理论推导的能力。 科学探究 1.根据探究实验增加获取和处理信息能力。 科学态度和责任 1．在观察实验过程中，培养学生的科学态度。 2．通过对联系生活中热门女排运动，增加力的运动轨迹的了解，提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。 3．通过实验探究，培养尊重科学、实事求是的科学态度。 教材分析 抛体运动规律是有具象到理论推导能力，是学生物理能推导能力的提升。本章再第二节运动的合成与分解规律的学习下，掌握如何运用勾股定理求解速度和位移。沿用之前实验得出结论，匀速直线运动和自由落体运动规律规律求解抛体运动规律。将之前学习的内容融会贯通更好的融合在一起。 教学重点 平抛运动的速度，位移，轨迹三者的理论推导。 教学难点 规律的联系和迁移，应用数学知识分析抛体运动的规律 教学方法 观察法、实验探究法、讨论法 讲授法、归纳法 教学过程设计 导 入 新 课 在排球比赛中，你是否曾为排球下网或者出界而感到惋惜?如果运动员沿水平方向击球，在不计空气阻力的情况下，要使排球既能过网，又不出界，需要考虑哪些因素?如何估算球落地时的速度大小 ? 这些物体除去都做抛体运动，关键是了解抛体运动规律。 教 学 过 程 教 学 过 程 教 学 过 程 教 学 过 程 教 学 过 程 教 学 过 程 教 学 过 程 新课学习 一、回顾上节课，实验探究平抛运动的特点。 演示实验：让小球做平抛运动，用频闪相机记录小球的运动轨迹。 现象：小球的运动轨迹是平抛运动。 在水平方向上，物体相隔相同的时间，水平运动距离相等。 在竖直方向上，物体相隔相同时间，竖直运动距离间隔满足1：3:5:7 由实验现象分析和之前学习的匀速直线运动和自由落体运动可得。 结论：小球再水平方向上做匀速直线运动，满足匀速直线运动规律。 小球在竖直方向下做自由落体运动，满足自由落体运动规律。 3、 回顾匀速直线运动和自由落体运动规. 在课堂上主要是提问学生，引导学生回顾，并写在黑板一边。 四、平抛运动的速度 在研究直线运动时，我们已经认识到，为了得到物，的速度与时间的关系，要先分析物体受到的力，由合力出物体的加速度，进而得到物体的速度与时间的关系于平抛运动，我们仍然可以遵循样思路，只是要在互垂直的两个方向上分别研究。 原题以速度Vo沿水平方向抛出一物体，物体做平抛运动以抛出点为原点，以初速度o的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立平面直角坐标系(图5.4-1)由于物体受到的重力是竖直向下的，它在x方向的分力是0、根据牛顿运动定律，物体在x方向的加速度是0;又由于物体在x方向的分速度D.在运动开始的时候是Do所以它将保持0。不变，与时间1无关， 即在整个运动过程中始终有 在竖直方向方向受到的重力等于mg。以a表示物体在y方向的加速度，应用牛顿第二定律，得到mg = ma,所以a=g,即物体在竖直方向的加速度等于自由落体加速度。 物体的初速度Vo沿x方向，它在y方向的分速度是0，所以，物体在y方向的分速度0,物体再有y方向上的分速度与时间的关系是 Vy= gt 根据矢量运算法则，代表速度矢量。和它的两个分矢量o、D,的三个有向线段正好构成一个矩形的对角线和一对邻边。由勾股定理可知 由此式可知，物体在下落过程中速度V越来越大，这与日常经验是一致的。速度的方向可以由图5.4-1中的夹角θ来表示。在图中，θ是直角三角形的一个锐角，它的正切等于对边与邻边之比，即 由上式可知，随着物体的下落，角θ越来越大。也就是说，物体运动的方向越来越接近直向下的方向。这也与日常经验一致。 三、学以致用：求解速度例题 [例题1] 将一个物体以10 m/s的速度从10 m的高度水平抛出，落地时它的速度方向与水平地面的夹角θ是多少?不计空气阻力，g取10 m/s3。 分析物体在水平方向不受力， 所以加速度的水平分量为0，水平方向的分速度是初速度Vo= 10m/s;在竖直方向只受重力，加速度为g,初速度的竖直分量为0，可以应用匀变速直线运动的规律求出竖直方向的分速度。 按题意作图，求得分速度后就可以求得夹角0。 解以抛出时物体的位置0为原点，建立平面直角坐标系，x轴沿初速度方向，y轴竖直向下。 落地时，物体在水平方向的分速度 = 10 m/s 根据匀变速直线运动的规律，落地时物体在竖直向的分速度v,满足以下关系 由此解出 即θ=55° 物体落地时速度与水平地面的夹角θ是55%。 五、平抛运动的位移和轨迹 物体被抛出后，它对于抛出点0的位移的大小、方向都在变化。这种况下我们就要分别研究它在水平和竖直两个方向上的分位移x和y。 通过前面的讨论我们已经知道，做平抛运动的物体在x方向的分运动是匀速直线运动 。 根据做匀速直线运动物体的位移与时间的关系可知，这个物体的水平分位移与时间关系是  (1）   物体在y方向的分运动是从静止开始、加速度为8的匀加速运动，,= 8t。根据自由落体运动的知识可知，做平抛运动的物体的竖直分位移与时间的关系是 (2) 物体的位置是用它的坐标x、y描述的，所以, (1)(2)两式确定了物体在任意时刻t的位置和位移。 物体的位置和位移可以由x、y确定，物体的轨迹方程也可以由x、y确定。 从(1)式解出1=号，代入(2)式，得到 (3) 再（3）中，g、都是常数，满足数学中二次函数抛物线形式，y=202 四、联系生活中有哪些物体的运动轨迹是抛物线 喷泉的路线, 足球射门时的弧线, 桥洞,隧道, 铅球的运动路线 五、学以致用：[例题2]求解位移 如图5.4-3，某同学利用无人机玩“投弹"游戏。无人机以Vo= 2 m/s的速度水平向右匀速飞行，在某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离h=20m,空气阻力忽略不计，g取10 m/s'。 (1)求小球下落的时间。 (2)求小球释放点与落地点之间的水平距离。 分析忽略空气阻力，小球脱离无人机后做平抛运动，它在坚直方向的分运动是自由落体运动，根据自由落体运动的特点可以求出下落的时间，根据匀速直线运动的规律可以求出小球释放点与落地点之间的水平距离。 解(1)以小球从无人机释放时的位置为原点O建立平面直角坐标系(图5.4- 4),x轴沿初速度方向，y轴竖直向下。设小球的落地点为P,下落的时间为t， 则满足 所以小球落地的时间 (2)因此，小球落地点与释放点之间的水平距离 小球落地的时间为2s,落地点与释放点之间的水平距离为4m。 6、 延申：一般的抛体运动。 如果物体被抛出时的速度Vo 不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方(这种情况常称为斜抛),它的受力情况与平抛运动完全相同:在水平方向不受力，加速度是0;在竖直方向只受重力，加速度是g。 但是，斜抛运动沿水平方向和竖直方向的初速度与平 抛运动不同。如果斜抛物体的初速度Vo与水平方向的夹角为日，则水平方向分速度 竖直方向分速度。仿照平抛运动的处理方法也能得到描述斜抛运动的几个关系式。图5.4--5是根据这--规律描绘出的斜抛运动的轨迹。 课堂小结 板 书 设 计 第四节、抛体运动的规律 左边 右边 1. 匀速直线运动规律的速度、位移求解公式 1.讲解例题步骤：主要记录标色部分 2．物体运动轨迹图，速度的矢量分解图 强化学生公式记忆 3.解题思路步骤： 2.章节总结 思路：平抛运动物体在水平方向做匀速直 线运动，在竖直方向做匀加速直线运动， 其位移满足x=v0t,y=gt2/2，速度满足 ; (2) 斜抛运动物体在竖直方向上做上抛(或下抛) 运动，在水平方向做匀速直线运动，在两个方向 上分别列相应的运动方程求解。 布 置 作 业 【必做题】　 教材第18页动手动脑学物理的1、4题.20页7题。 【选做题】　 教材第18页动手动脑学物理的2、3题。 ( 6 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$