第4节 生活中的抛体运动（表格式教学设计）物理鲁科版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦抛体运动的定义、分类、受力特点及斜抛运动规律，通过播放田径投掷、喷泉喷射等短视频导入，关联“运动的合成与分解”旧知，引导学生猜想斜抛运动的分解方法，搭建新旧知识衔接的学习支架。 以分组实验“探究斜抛运动的分运动”为核心，结合频闪照相分析轨迹、控制变量法探究抛射角影响，培养科学探究能力。通过铅球投掷、喷泉设计等实例推导射高和射程公式，深化科学思维，助力学生理解实际问题中抛射角优化思路，为教师提供结构化教学流程与分层作业设计，提升课堂效率与学生应用能力。

第4节 生活中的抛体运动（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第4节 生活中的抛体运动 教学 目标 物理观念 1. 能准确说出抛体运动的定义及分类（平抛、竖直上抛、竖直下抛、斜抛），明确其受力特点（仅受重力，忽略空气阻力）；2. 掌握斜抛运动的分解规律，知道其可分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向竖直上抛/下抛运动； 2. 理解射高和射程的定义，能分析初速度、抛射角对射高和射程的影响； 4. 能运用抛体运动规律解决生活中的实际问题（如投掷项目、喷泉设计等）。 科学思维 1. 通过分析斜抛运动的分运动与合运动关系，深化“等效替代”“化繁为简”的物理思想； 2. 对比不同类型抛体运动的分解差异，提升归纳总结能力，掌握曲线运动分解的通用思路； 3. 结合射高和射程的影响因素，培养逻辑推理和公式推导能力，理解实际问题中的优化思路（如抛射角略小于45°的原因）。 科学探究 1. 完成“探究斜抛运动的分运动”实验（分组实验，15分钟）：① 能按步骤组装斜抛运动演示器、频闪照相器材，规范操作（控制初速度、抛射角，测量射高和射程）； ② 能分析实验现象（频闪照片轨迹、不同抛射角下的射程差异），验证斜抛运动的分解规律； ③ 能讨论误差来源（空气阻力、初速度不稳定、测量偏差），提出改进方案； 2. 实验后能小组合作设计“探究抛射角对射程的影响”方案，提升探究能力。 科学态度 与责任 1. 结合田径投掷（链球、铅球）、喷泉等实例，体会抛体运动在生活、体育中的应用，感知物理学与实际的联系； 2. 实验操作中养成严谨记录数据、尊重实验结果的习惯，培养科学严谨性； 3. 通过分析实际抛体运动问题，理解“具体问题具体分析”的科学态度，提升解决实际问题的能力。 教学重难点 教学重点： 1. 抛体运动的定义、分类及受力特点； 2. 斜抛运动的分解规律（水平匀速、竖直上抛/下抛）； 3. 射高和射程的影响因素及实际应用。 教学难点： 1. 斜抛运动分解的合理性理解； 2. 射高和射程公式的推导及应用； 3. 实际问题中抛射角的优化选择（如投掷项目抛射角略小于45°的原因）。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【情境导入】 1. 展示情境，激发兴趣： 播放“田径投掷（链球、铅球）”“喷泉喷射”“杂技抛球”短视频， 提问：“这些物体在空中的运动有何共同特点？它们的运动轨迹与平抛运动有何不同？如何分类描述这类运动？” 2. 关联旧知，引入课题： 回顾“运动的合成与分解”的平行四边形定则， 引导猜想：“斜抛运动能否像平抛运动一样分解为简单的直线运动？”明确课题：本节课探究生活中的抛体运动，掌握其分类、规律及应用。 1. 观看视频，结合生活经验感知抛体运动的轨迹特点，尝试分类； 2. 回顾运动的合成与分解知识，提出“分解斜抛运动”的猜想； 3. 明确本节课学习目标（实验探究、理解规律、解决实际问题），进入新课学习。 新课讲授 一、抛体运动的基本概念 1. 定义讲解： 以一定初速度将物体抛出，物体仅在重力作用下所做的运动，称为抛体运动； 2. 分类分析（结合实例）： 1 平抛运动：初速度水平（如水平抛出的小球）； 2 竖直上抛运动：初速度竖直向上（如竖直上抛的篮球）； 3 竖直下抛运动：初速度竖直向下（如从高处竖直抛下的石块）； 4 斜抛运动：初速度与水平方向成一定夹角（如投掷的铅球、喷泉的水流），分为斜上抛和斜下抛。 3. 受力特点总结：所有抛体运动均仅受重力（忽略空气阻力），加速度a=g（方向竖直向下） 1. 记录抛体运动的定义、分类和受力特点，标注核心关键词（仅受重力、初速度方向不同）； 2. 小组讨论：生活中还有哪些抛体运动实例，分别属于哪一类，举例说明。 新课讲授 二、实验探究：斜抛运动的分运动 1. 实验器材与原理： 器材：斜抛运动演示器、小球、频闪照相机、刻度尺、量角器； 原理：通过对比实验和频闪照片分析，验证斜抛运动的分运动性质。2. 实验步骤（分组操作）： 实验1（分解验证）：组装演示器，使小球以一定抛射角抛出，用频闪照相机拍摄运动轨迹；测量不同时刻小球的水平位移和竖直高度，分析水平和竖直方向的运动规律； 实验2（抛射角影响）：保持初速度大小不变，改变抛射角（30°、45°、60°），测量不同抛射角下的射程和射高，记录数据； 2. 误差分析与改进： 误差来源：空气阻力影响、初速度大小不稳定、抛射角测量偏差； 改进建议：选用密度大的小球、调整演示器保证初速度稳定、多次测量取平均值。 4. 实验结论：斜抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动（不受力，速度为初速度的水平分量）和竖直方向的竖直上抛/下抛运动（仅受重力，加速度为g），两个分运动同时、独立进行。 1. 分组领取器材，明确分工：1人操作演示器、1人拍摄/记录、1人测量数据、1人整理表格； 2. 按规范完成两个实验，重点观察频闪照片轨迹和不同抛射角下的射程差异，记录关键数据； 3. 分析实验数据，验证斜抛运动的分运动规律，参与误差讨论，提出改进建议。 新课讲授 三、斜抛运动的规律推导 1. 建立坐标系： 以抛出点为原点，水平方向为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向；2. 斜抛运动规律推导（重点）： 初速度分解：设初速度为v₀，抛射角为θ， 则水平分量， 竖直分量 分运动规律： 1 水平方向(x轴):匀速直线运动，，，； 2 竖直方向（y轴）：竖直上抛运动， ， 3.关键物理量推导： 射高（H）：竖直方向速度减为0时的最大高度， 射程（X）：物体落回抛出点同一高度时的水平距离， 4.规律总结： 1 初速度一定时，抛射角θ=45°时射程最大；θ=90°时射高最大； ② 实际投掷项目中因抛出点高于地面，抛射角略小于45°时射程最大。 1. 跟随教师分析例题，明确斜抛运动问题的解题关键（先分解初速度，再分方向计算）； 2. 模仿解题步骤，独立完成简单变式题（如改变初速度或抛射角），小组内交流答案。 新课讲授四、实际应用——例题示范 例题1：铅球投掷问题 题目：运动员投掷铅球时，抛出点高度为1.8m，初速度大小为10m/s，抛射角为40°（sin40°≈0.64，cos40°≈0.77，g=10m/s²），求铅球的射高和射程。 解题步骤： 分解初速度：=10×0.77=7.7m/s，=10×0.64=6.4m/s； 求射高：=(6.4²)/(2×10)=2.048m； 求运动时间：竖直方向位移y=-1.8m（落地点低于抛出点），由，代入数据解得t≈1.5s； 求射程：=7.7×1.5≈11.55m。 例题2：喷泉设计问题 题目：某喷泉的水流初速度大小为8m/s，若要使水流的射程最大（忽略抛出点高度），求最佳抛射角和最大射程（g=10m/s²）。 解题步骤： 最佳抛射角：θ=45°（初速度一定时射程最大）； 2. 最大射程：==6.4m。 1. 跟随教师分析例题，明确斜抛运动问题的解题关键（先分解初速度，再分方向计算）； 2. 模仿解题步骤，独立完成简单变式题（如改变初速度或抛射角），小组内交流答案。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 一、单选题 1．中国选手刘诗颖在2020年东京奥运会田径女子标枪决赛中获得金牌。刘诗颖的“冠军一投”的运动简化图如图所示。投出去的标枪做曲线运动，忽略空气阻力作用，下列关于标枪的运动及曲线运动说法正确的是（　　） A．出手后标枪的加速度是变化的 B．标枪升到最高点时速度为零 C．标枪在相同时间内速度变化量相同 D．曲线运动不可能是匀变速运动 【答案】C 【详解】A．忽略空气阻力，标枪出手后只受重力，由牛顿第二定律得加速度为重力加速度，加速度不变，A错误； B．标枪升到最高点时竖直方向速度为零，但水平方向速度不为零，故最高点时速度不为零，B错误； C．标枪出手后只受重力，标枪的加速度恒定，在相同时间内速度变化量相同，C正确； D．加速度不变的曲线运动是匀变速运动，例如平抛运动，D错误。 故选C。 2．某广场中央的水池，喷泉的水流以与水平面成相同夹角（）大小相等的速度向四周喷出。不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．水落回水面的速度都相同 B．水到达最高点的速度为零 C．初速度加倍，水在空中时间加倍 D．初速度加倍，水的水平射程加倍 【答案】C 【详解】A．根据斜抛运动的对称性可知水落回水面的速度大小都相等，但方向不同，故A错误； B．水到达最高点时竖直方向的分速度为零，但水平方向的分速度不为零，故B错误； CD．设水喷出时的初速度大小为，与水面的夹角为，则水在空中飞行时间为 水的水平射程为 所以初速度加倍，水在空中时间加倍，水的水平射程变为原来的4倍，故C正确，D错误。 故选C。 3．库里以其伟大的三分球技艺闻名于世，2025年3月14日，库里在对阵国王比赛中，达成4000记三分里程碑，他对篮球投出的初速度大小和方向的把控堪称极致。如图甲所示为库里正在投篮，若库里在某次比赛中两次跳起投篮时投球点和篮筐正好在同一水平面上，篮球运动的轨迹如图乙中1、2所示，则（　　） A．轨迹2运动的时间更长 B．轨迹1最高点时速度更小 C．轨迹2抛出的初速度一定更大 D．轨迹2的加速度更小 【答案】A 【详解】A．斜抛运动到最高点过程，逆向思维法可知，该过程可看成反向的平抛运动，根据可知高度h越大，时间t越长，图乙可知轨迹2的高度大，根据对称性可知轨迹2运动的时间更长，故A正确； B．水平方向做匀速直线运动，则有 由于轨迹1运动的时间更短，轨迹1的水平分速度更大，即轨迹1最高点时速度更大，故B错误； C．根据 由于轨迹2的高度大，所以轨迹2抛出时的竖直分速度更大，又轨迹2抛出时的水平分速度更小，根据 可知轨迹2抛出的初速度不一定更大，故C错误； D．篮球在空中只受重力作用，所以轨迹1和轨迹2的加速度均为重力加速度，故D错误。 故选A。 4．被斜向上踢出的足球由于受空气阻力的影响，实际运动轨迹如图中虚线所示。图中O点为足球踢出点，P点为轨迹最高点，Q点为落地点。不考虑足球的旋转，已知其所受空气阻力大小与速度大小成正比，方向时刻与运动方向相反，则足球（　　） A．到达 P 点时的速度刚好为零 B．加速度在水平方向上的分量越来越小 C．加速度在竖直方向上的分量先变小后变大 D．在上升过程OP 段和下降过程PQ 段重力的平均功率大小相等 【答案】B 【详解】A．到 P 点时，足球竖直方向上的分速度为零，水平方向上的速度不为零，故A错误； BC．把空气阻力在水平方向和竖直方向上分解，足球水平方向上的速度越来越小，空气阻力越来越小，所以足球水平方向上的加速度越来越小。竖直方向上的空气阻力上升阶段方向向下，大小越来越小，竖直方向上的加速度越来越小，下降阶段空气阻力越来越大，合力越来越小，加速度越来越小，所以竖直方向上的加速度一直都在减小，故B正确，C错误； D．足球上升阶段的平均加速度大于下降阶段的平均加速度，所以上升阶段的时间小于下降阶段的时间，上升阶段重力的平均功率大于下降阶段重力的平均功率，故D错误。 故选B。 二、多选题 5．如图所示，网球运动员训练时在同一高度的前后两个不同位置，将球斜向上打出，球恰好能垂直撞在竖直墙上的同一点，不计空气阻力，则 A．两次击中墙时的速度相等 B．沿1轨迹打出时的初速度大 C．沿1轨迹打出时速度方向与水平方向夹角小 D．从打出到撞墙，沿2轨迹的网球在空中运动时间长 【答案】BC 【详解】AB．由于两次都垂直撞在竖直墙上的同一点，说明两次撞到墙上时竖直方向的速度均为零，可以逆向将原运动看成从同一地点以不同速度将球两次水平抛出，则抛出时的初速度即是两次击中墙时球的速度，由于两球击出时的高度相同，因此球两次在空中运动的时间相等，由于水平方向的位移，根据可知，沿1轨迹打出时的初速度大，两次击中墙时的速度不相等，故A错误，B正确； C．设球打出时速度方向与水平方向夹角为，则有 两次竖直方向的速度 水平方向的速度 故有 即沿1轨迹打出时速度方向与水平方向夹角小，故C正确； D．根据上述分析可知，从打出到撞墙，两球在空中运动时间相等，故D错误。 故选BC。 6．如图所示是标枪在空中飞行的轨迹图，标枪抛出时的速度与水平方向的夹角为，到达地面的速度与水平方向的夹角为是飞行过程中的最高点，到的时间为到的时间为，不计空气阻力，标枪可以看成质点，则下列说法正确的是（　　） A．标枪经过点时的速度为零，加速度为零 B． C．标枪飞到点时的速率 D．标枪的水平射程 【答案】BC 【详解】A．标枪从最高点开始做平抛运动，具有水平方向的速度和竖直向下的加速度，A项错误； B．结合项的分析，由运动的可逆性，可得标枪从点到点和从点到点都是平抛运动，由可知，B项正确； C．标枪飞行过程中，水平方向做匀速直线运动，由 得，C项正确； D．由C项的分析可得标枪的水平射程为，D项错误。 故选BC。 7．投沙包是一种简单而有趣的游戏，南宁三中课外活动社团举办投沙包比赛，游戏规则为：参赛者站在离得分区域边界一定的距离外将沙包抛出，每个得分区域的宽度，根据沙包停止点判定得分。如图，某同学以大小、方向垂直于且与水平地面夹角的初速度斜向上抛出沙包，出手点距的水平距离，距地面的高度。已知，，取重力加速度大小，空气阻力不计。下列说法中正确的是（　　） A．沙包在空中运动过程中任意相等时间内速度的变化都相同 B．沙包在空中运动时间为0.6s C．沙包恰落在4分、6分得分区的分界线上 D．沙包落地时的速度大小为 【答案】AC 【详解】A．沙包在运动过程中只受重力，加速度为重力加速度，根据可知，运动过程中任意相等时间内速度的变化量都相同，故A正确； B．沙包竖直方向的初速度为 沙包向上运动到速度减为0所用时间为 上升的高度为 之后沙包在竖直方向做自由落体运动，根据 解得 则沙包在空中运动时间为，故B错误； C．沙包抛出的水平初速度为 所以从抛出到落地沙包的水平位移为 可知沙包恰落在4分、6分得分区的分界线上，故C正确； D．沙包落地时的竖直分速度大小为 则沙包落地时的速度大小为，故D错误。 故选AC。 8．如图所示，排球比赛中运动员将排球从M点水平击出，排球飞到P点时，被对方运动员击出，球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点，N点与P点等高，轨迹的最高点Q与M等高，不计空气阻力，下列说法正确的有（　　） A．排球两次飞行过程中加速度相同 B．排球两次飞行过程中重力对排球做的功相等 C．排球两次飞行时间相等 D．排球离开M点的速率比经过Q点的速率大 【答案】AD 【详解】A．排球两次飞行过程中，加速度均为重力加速度，故A正确； B．设高度差为h，第一次从M点到P点重力做功为 第二次从P点到N点重力做功为0，故B错误； C．排球从M点到P点与排球从Q点到N点，均做平抛运动，下落高度相同，则下落时间相等，根据对称性可知，P到Q的时间与Q到N的时间相等，所以排球从P运动到N的时间等于M运动到P的时间的两倍，故C错误； D．排球从M点到P点与排球从Q点到N点时间相等，但由于从M点到P点的水平位移大于从Q点到N点的水平位移，则排球离开M点的速率比经过Q点的速率大，故D正确。 故选AD。 三、解答题 9．在播种季节，农民经常采用抛秧的方式种植水稻。如图所示，某次抛秧时农民将秧苗（视为质点）从A点以大小为v0=5m/s、方向与水平面成θ=37°的速度抛出，秧苗落在水平水田上的B点（图中未画出），已知A、B两点的水平距离x=4m，不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求： (1)秧苗在空中的运动时间t； (2)A和B两点的竖直高度h； (3)秧苗落到水田前瞬间的速度的大小。 【答案】(1) (2)2m (3) 【详解】（1）秧苗在水平方向做匀速直线运动，水平速度 则秧苗在空中运动的时间 （2）选竖直向上为正方向，秧苗的竖直初速度 在竖直方向的位移 即A和B两点的竖直高度为2m （3）根据匀变速直线运动规律可知，秧苗落入水田中时竖直方向的速度为 即竖直方向速度大小为，则秧苗落入水田中的速度 10．风洞是研究空气动力学的管道状实验设备，其简易模型如图所示。将刚性细杆水平固定在风洞内，杆上套一质量且可沿杆滑动的小钢球。实验时，钢球所受风力大小恒为，方向始终水平向左，钢球以速度向右离开杆的右端。假设风洞空间足够大，不考虑钢球受到的空气浮力和竖直方向上空气对钢球的作用力，取重力加速度。 (1)分析说明钢球离开杆后在空中运动轨迹是直线还是曲线。 (2)以杆右端为坐标原点，以水平向右和竖直向下分别为轴和轴正方向，建立平面直角坐标系。求钢球水平方向的分速度减小到零时小球的位置坐标。 (3)求钢球在运动过程中的最小动能。 【答案】(1)曲线 (2) (3) 【详解】（1）钢球受重力、风力的作用，合力大小恒定，方向如图1所示 且由于，合力方向与初速度方向夹角为135°，依据运动和力的关系，知钢球运动的轨迹为曲线 （2）依据牛顿第二定律，钢球在水平方向的加速度 钢球在水平方向的速度减为0所用的时间 水平位移 竖直位移 位置坐标为 （3）沿合力方向和垂直合力方向将分解为和，如图2所示 钢球在沿合力方向做匀减速直线运动，在垂直合力方向以做匀速直线运动，当沿合力方向速度为0时，动能最小，最小动能 板 书 设 计 第4节 生活中的抛体运动 1、 基本概念： 1.定义：仅受重力的抛射运动 2.分类：平抛、竖直上抛、竖直下抛、斜抛（斜上抛/斜下抛） 3. 受力特点：仅受重力，a=g 二、斜抛运动的分运动（坐标系：抛出点为原点） 1.初速度分解：设初速度为v₀，抛射角为θ， 则水平分量， 竖直分量 2.分运动规律： 水平方向(x轴):匀速直线运动，，，； 竖直方向（y轴）：竖直上抛运动， ， 3.关键物理量推导： 射高（H）：竖直方向速度减为0时的最大高度， 射程（X）：物体落回抛出点同一高度时的水平距离， 4.规律总结： 初速度一定时，抛射角θ=45°时射程最大；θ=90°时射高最大； 实际投掷项目中因抛出点高于地面，抛射角略小于45°时射程最大。 四、实际应用 1. 体育投掷：抛射角略小于45°（抛出点高于地面） 2. 喷泉设计：控制初速度和抛射角调整射程和射高 5、 易错点 1. 忽略空气阻力的前提； 2.竖直方向位移的正负判断； 3. 斜抛运动分解为水平匀速和竖直匀变速。 课 堂 小 结 1. 结构化小结： 核心知识梳理： 1 概念：抛体运动的定义、分类、受力特点； 2 规律：斜抛运动的分解、射高和射程公式、影响因素； 3 应用：解决体育、生活中的抛体运动问题（先分解初速度，再分方向计算）。 2. 实验方法总结： 1 频闪照片分析：探究曲线运动的分运动规律； 2 控制变量法：探究抛射角对射程的影响。 3. 易错点强调： 1 所有抛体运动加速度均为g，与初速度无关； ② 实际问题中需考虑抛出点高度对射程的影响 作 业 布 置 分层作业布置： 1. 基础题（必做）：完成导学案“节练习”1、2、3题，规范书写解题步骤； 2. 提升题（选做）：完成导学案“节练习”4、5题，分析“投掷项目抛射角略小于45°”的原因； 3. 实践题（拓展）：观察学校运动会中的投掷项目（如铅球、标枪），记录运动员的抛射角，估算其初速度，下节课分享。 教 学 反 思 1. 亮点：实验环节通过频闪照片和控制变量法，直观验证斜抛运动的分解规律；结合体育、喷泉等生活实例，降低规律理解难度，提升应用意识； 1. 不足：部分学生对斜抛运动竖直方向的运动规律理解不深，在计算运动时间时容易出错；对“抛出点高度影响抛射角选择”的分析不够透彻，需增加实例推导； 1. 改进方向：后续教学中增加竖直方向运动规律的专项训练，强化运动时间的计算；提供更多实际投掷项目的数据，让学生自主分析抛射角的优化思路，加深理解。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $