5.4 抛体运动的规律 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

好的程序与规范隐藏着正确的思维方式 高一物理学习设计 编者： 审核: 高一物理组 日期： 5.4 抛体运动的规律 【课标要求】 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。 【课标解读】 本条目明确提出要通过实验探究平抛运动的规律，重点是学会用运动分解的方法与分解的方法分析平抛运动，体会其中蕴含的化繁为简的物理思想。本条目要求学生能理论联系实际分析日常生活中的抛体运动。 【学习目标】 1.理解平抛运动及其运动规律，会用平抛运动的规律解决有关问题。 2.了解斜抛运动及其运动规律。 【创设情境】抛体运动的特点 排球比赛，运动员沿水平 铅球运动员将铅球 小朋友将纸 方向将球击出 斜向上推出 飞机水平扔出 （1）物体做抛体运动、平抛运动的条件是_______________________________________上述情境中，排球、铅球及纸飞机，_________物体做抛体运动；__________做平抛运动 （2）若不计空气阻力，排球和铅球的运动共同点是__________；不同点是______________。 （3）抛体运动是___________（填“匀变速”或“非匀变速”）曲线运动。 【问题体验1】平抛运动的速度 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? （1）解题思路：在学习直线运动时，要得到速度v与时间t的关系，首先要分析物体受到的_______，进而求出_________，得到v-t关系。研究平抛运动，我们只要在相互垂直的方向上循序这个思路研究即可。 （2）解题程序和规范 ①对小球进行运动和受力分析，确定其满足平抛运动的条件：________________________。 ②建立坐标系：以_________为原点，以__________的方向为x轴方向，____________为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系。 ③分析小球在不同方向的加速度和初速度： ④将相关表述转化为平抛运动的条件 ⑤在两个方向上分别应用运动学公式得出运动规律 水平方向：ax =______，vx=________因此水平方向___________直线运动； 竖直方向：ay =______，vy=________因此竖直方向___________直线运动； ⑥对分运动进行合成求末速度这个矢量 大小：根据________法则，V=____________（1） 方向：偏转角（速度与水平方向的夹角）tanθ=_________________ (2) ⑦对得到的结果是否合理进行论证 物体在下落过程中速度v越来越大，这与（1）的结果相一致。运动方向越来越接近_________方向，这与（2）的结果也吻合，但不能与竖直方向重合。 【解决问题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/s2。 问题1. 物体受什么力?受力方向与初速度方向之间是什么关系? 问题2.为求解本题，应如何建立坐标系? 问题3.物体在水平与竖直方向的加速度和初速度是多大? 问题4.求“速度方向与水平地面间的夹角”的θ关键是什么? 问题5.你能写出竖直方向和水平方向的速度表达式吗? 问题6.你得到的θ是多少? 拓展问题：你能否得到落地时的时间和速度?落地时间与抛出速度大小有关吗?为什么? 【问题体验2】平抛运动的位移与轨迹 请大家在下面推导平抛运动轨迹方程y=f(x) 【归纳总结2】 1. 轨迹方程:由两个方向的分位移等式可得y=________，轨迹图像是一条____________。 2. 初速度增大，轨迹开口将变____________________________________________ 3. 如果物体处在重力加速度比较小的环境中，轨迹开口将变_______________________ 【解决问题2】 某个质量为m的物体在从静止开始下落的过程中，除了重力之外还受到水平方向大小、方向都不变的力F的作用。 （1） 求它在时刻t的水平分速度和竖直分速度。 （2）建立适当的坐标系，写出这个坐标系中代表物体运动轨迹的关系式。这个物体的运动轨迹是怎样的？ 【问题体验3】一般的抛体运动 观察下图体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼、标枪(如图所示)， 它们与平抛运动的相同点是_____________________，不同点是___________________。 【归纳总结3】 物体被抛出时的速度v0斜向上方或斜向下方时，物体做斜抛运动(设v0与水平方向的夹角为θ)。如图所示。 1.水平方向分速度v0x=_____， 加速度ax=_____， 做_______________________运动 2.竖直方向分速度v0y=_____， 加速度ay=_____， 做_______________________运动 3.（选做）推导斜抛运动轨迹方程y=f(x) 【解决问题3】 在篮球比赛中，投篮的投出角度太大和太小，都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，设投球点到篮筐距离为9.8m，不考虑空气阻力，g取10m/s2。 （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？ 【思考讨论】高速飞行的炮弹的运动是抛体运动吗？炮弹的运动轨迹如右图合理吗？ 【课后反思】通过本节课的学习，请你画出思维导图，和大家分享收获和困惑 【自我检测】 1.用m、v0、h分别表示平抛运动物体的质量、初速度和抛出点离水平地面的高度，不考虑空气阻力，以下物理量是由上述哪个或哪几个物理量决定的？为什么？ A.物体在空中运动的时间 B.物体在空中运动的水平位移 C.物体落地时瞬时速度的大小 D.物体落地时瞬时速度的方向 2. 如图5.4-7，在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞出后做平抛运动。怎样用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小？说出测量步骤，写出用所测的物理量表达速度的关系式。 3.某卡车在限速60km/h的公路上与路旁障碍物相撞。处理事故的警察在泥地中发现一个小的金属物体，可以判断，它是车顶上一个松脱的零件，事故发生时被抛出而陷在泥里。警察测得这个零件在事故发生时的原位置与陷落点的水平距离为17.3m，车顶距泥地的高度为2.45m。请你根据这些数据为该车是否超速提供证据。 4.如图，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以v0= 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 =20 m，空气阻力忽略不计，g取10 m/s2 (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。 5、一桥式起重机的起重小车以速度v0=2 m/s的速度向右匀速运动。假设某时刻有一颗松动的螺钉从桥式起重机上掉下，螺钉到水平地面的距离h=45 m，空气阻力不计，求螺钉脱落点与落地点之间的水平距离。 问题1：这颗松动的螺钉从匀速运动的桥式起重机上掉下时的初速度大小和方向怎样?受什么力作用? 做什么运动?如何建立坐标系? 问题2：要计算螺钉水平前进的距离，需要知道哪些物理量? 问题3：请各位同学把自己的求解结果展示出来，是否相同?求解过程是否符合程序与规范? 拓展问题:怎样用一把刻度尺测量水从管口刚喷出时的速度大小?提示: 刻度尺可以测量水平位移和竖直位移，根据平抛运动的规律列出方程，思考如何避开测量时间而获知速度的方法。 B2.环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置，管口离地面有一定的高度，如图5-7所示。现在，环保人员只有一把卷尺，请问需要测出哪些数据就可大致估测该管道的排污量？写出测量每秒钟排污体积的表达式。 6.如图所示，做斜上抛运动的物体到达最高点时，速度v=24 m/s，落地时速度vt=30 m/s，g取10 m/s2。求: (1) 物体抛出时速度的大小和方向; (2) 物体在空中的飞行时间t。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$