第2节 平抛运动（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平抛运动的定义、受力特点及分解规律，通过“射箭、飞机投物资”短视频情境导入，关联运动的合成与分解旧知，引导猜想分解曲线运动，搭建前后知识学习支架。 特色在于科学探究与情境化教学融合，分组实验验证分运动规律（两球同时落地、频闪照片分析），培养科学探究能力，结合飞机投物资例题推导公式，强化物理观念与科学思维。资料实验步骤详尽、练习分层，助力教师高效教学，帮助学生深化规律理解与应用能力。

第2节 平抛运动（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第2节 平抛运动 教学 目标 物理观念 1. 能准确说出平抛运动的定义，明确其受力特点（只受重力，初速度水平）； 2. 掌握平抛运动的分解规律，知道其可分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动； 3. 能推导平抛运动的位移、速度公式，能结合公式分析物体在任意时刻的位置和速度； 4. 能运用平抛运动规律解决实际问题（如投物资、越壕沟等），明确解题逻辑。 科学思维 1. 通过分析平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. 对比平抛运动与直线运动的差异，提升归纳总结能力，掌握曲线运动分解的通用思路； 3. 学会将复杂的平抛运动分解为两个简单直线运动，培养逻辑推理和公式推导能力。 科学探究 1. 完成“探究平抛运动的分运动”实验（分组实验，15分钟）：① 能按步骤组装平抛运动演示器、频闪照相相关器材，规范操作（控制初速度、测量下落高度和水平位移）； ② 能分析实验现象（两球同时落地、同时碰撞），验证水平方向匀速、竖直方向自由落体的分运动规律； ③ 能讨论误差来源（空气阻力影响、初速度不水平、测量误差），提出改进方案； 2. 实验后能小组合作设计“验证平抛运动轨迹为抛物线”的方案（如利用频闪照片数据拟合轨迹），提升探究能力。 科学态度 与责任 1. 结合射箭、网球运动、飞机投物资等实例，体会平抛运动在生活、军事中的应用，感知物理学与实际的联系； 2. 实验操作中养成严谨记录现象、尊重实验结果的习惯，即使存在误差也不篡改数据，培养科学严谨性； 3. 通过分析不同情境下的平抛运动问题，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. 理解平抛运动的定义及受力特点； 2. 掌握平抛运动的分解规律（水平匀速、竖直自由落体）； 3. 运用平抛运动的位移、速度公式解决实际问题。 教学难点： 1. 平抛运动分解的合理性理解（为何分解为水平和竖直方向） 2. 平抛运动中时间的推导（由竖直方向自由落体决定）； 3. 结合几何关系分析速度方向与水平方向的夹角问题。 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“射箭水平射出”“网球水平击球”“飞机投物资”短视频， 提问：“箭头、网球、物资离开发射点后做直线运动还是曲线运动？为何不能直接射中靶心或目标点？其运动轨迹有何特点？” 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：“能否将这种曲线运动分解为简单的直线运动来研究？” 明确课题：本节课通过实验探究平抛运动的规律，掌握其核心应用。 1. 观看视频，结合生活经验感知平抛运动的轨迹特点，尝试解释“不能直接命中目标”的原因； 2. 回顾运动的合成与分解知识，提出“分解曲线运动”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、平抛运动的基本概念 1. 定义讲解：物体以一定初速度沿水平方向抛出，只在重力作用下所做的运动，称为平抛运动； 2. 受力特点分析（结合实例）： ①初速度：沿水平方向（v₀≠0，竖直方向初速度vᵧ₀=0）； ②受力：仅受重力（忽略空气阻力），加速度a=g（方向竖直向下）。 1. 记录平抛运动的定义和受力特点，标注核心关键词（水平初速度、只受重力）；2. 小组讨论：生活中还有哪些运动可近似视为平抛运动（如水平抛出的小球、跳水运动员离开跳板的瞬间），举例说明。 新课讲授 二、实验探究：平抛运动的分运动 1. 实验器材与原理： 器材：平抛运动演示器、相同小球2个、电磁铁、频闪照相机、刻度尺、秒表； 原理：通过对比实验，分别验证平抛运动在水平和竖直方向的分运动性质。 2. 实验步骤（分组操作）： 实验1（验证竖直方向分运动）： 组装演示器，用小锤击打金属片，使球A水平飞出（平抛），同时球B自由下落，观察两球是否同时落地；改变装置高度和球A初速度，重复实验，记录现象； 实验2（验证水平方向分运动）： 组装双轨道装置，两球同时以相同初速度出发，球P平抛，球Q水平匀速运动，观察两球是否同时碰撞；改变轨道高度，重复实验，记录现象； 实验3（频闪照片分析）： 观察平抛运动与自由落体运动的频闪照片，测量不同时刻两球的竖直高度和水平位移，分析数据。 3. 误差分析与改进： 误差来源：空气阻力影响、初速度不水平、测量位移时的视线偏差；改进建议：选用密度大的小球（减小空气阻力）、调整轨道末端水平、多次测量取平均值。 4. 实验结论：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，两个分运动同时、独立进行，合运动与分运动等效。 1. 分组领取器材，明确分工：1人操作实验装置、1人观察记录现象、1人测量数据、1人整理表格；2. 按规范完成三个实验，重点观察“同时落地”“同时碰撞”现象，记录频闪照片中的关键数据； 3. 分析实验数据，验证平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、平抛运动的规律推导 1. 建立坐标系：以抛出点为原点，水平初速度方向为x轴正方向，重力方向为y轴正方向； 2. 分运动规律推导： 水平方向（x轴）：匀速直线运动，vₓ=v₀， 竖直方向（y轴）：自由落体运动，，； 3. 合运动规律： 合速度：， 速度方向与水平方向夹角θ满足 合位移：； 4. 关键结论：平抛运动的时间t由竖直方向下落高度y决定，与水平初速度无关。 1. 跟随教师建立坐标系，理解分运动规律的推导逻辑； 2. 记录水平和竖直方向的位移、速度公式，重点理解“时间由竖直高度决定”的结论； 3. 推导合速度、合位移公式，明确速度方向夹角的计算方法，标注易错点。 新课讲授四、实际应用——例题示范 例题1：飞机投物资问题 题目：一架飞机在距地面500m高处以50m/s的水平速度飞行，不计空气阻力，g=10m/s²，求飞行员应在距目标水平距离多远处投放物资？ 解答： 1. 求运动时间：由竖直方向自由落体规律， 2. 求水平距离： 例题2：摩托车越壕沟问题 题目：壕沟两侧高度差0.8m，水平间距5m，g=10m/s²，求摩托车水平飞出的最小速度及刚好越过时速度方向与水平方向的夹角？ 解答： 1. 求运动时间：； 2. 求最小初速度： 3. 求速度夹角： 1. 跟随教师分析例题，明确平抛运动问题的解题关键（先求时间，再分方向计算）； 2. 模仿解题步骤，独立完成简单变式题（如改变高度或初速度），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．对于抛体运动的认识，下列说法错误的是（　　） A．所有的抛体运动都是匀变速运动 B．因为平抛运动只受重力，所以它是匀加速运动 C．因为平抛运动的瞬时速度方向时刻都在变化，所以它是变加速运动 D．因为平抛运动的加速度为重力加速度，所以它的速度变化量方向竖直向下 【答案】C 【详解】A．抛体运动都是只受重力，故加速度恒定，为匀变速运动，A正确； B．因为平抛运动只受重力，且重力方向和速度方向的夹角为锐角，所以它是匀加速运动，B正确； C．因为平抛运动的瞬时速度方向时刻都在变化，以它是变速运动，但加速度不变，所以是匀变速运动，C错误； D．因为平抛运动的加速度为重力加速度，所以它的速度变化量方向竖直向下，D正确。 本题选择不正确的，故选C。 2．做平抛运动的物体，一段时间t后经过P点，则物体在P点（    ） A．速度方向可能为水平方向 B．速度方向可能为竖直向下 C．受力方向可能为水平方向 D．受力方向一定为竖直向下 【答案】D 【详解】物体做平抛运动，只受重力作用，方向一定竖直向下，速度沿轨迹切线方向，不可能为水平或竖直方向。 故选D。 3．某人用食指和中指夹住一枚硬币后，在的高度处用力将该硬币水平“甩出”，测得落地点到“甩出”位置的水平位移为，示意图如图，不计空气阻力。则硬币（　　） A．飞出后经过落地 B．水平初速度为 C．落地时与水平方向夹角为 D．落地瞬间的速度大小为 【答案】B 【详解】A B．硬币水平飞出后做平抛运动，根据 可知 故A错误，B正确； C．落地瞬间竖直方向分速度 所以落地时速度与水平方向 故C错误； D．落地瞬间的速度大小为 故D错误。 故选B。 4．物体做平抛运动，设速度方向与水平方向的夹角为，则随时间t变化的图像是（    ） A．B． C．D． 【答案】B 【详解】因，故与t成正比，ACD选项错误， B选项正确。 故选B。 5．如图所示，在水平桌面上放置一斜面，在桌边水平放置一块高度可调的木板。让钢球从斜面上同一位置静止滚下，越过桌边后做平抛运动。当木板离桌面的竖直距离为h时，钢球在木板上的落点离桌边的水平距离为x，则（　　） A．钢球平抛初速度为 B．钢球在空中飞行时间为 C．增大h，钢球撞击木板的速度方向不变 D．减小h，钢球落点离桌边的水平距离不变 【答案】B 【详解】AB．根据平抛运动的规律可知，钢球在空中飞行时间为 钢球平抛初速度为，A错误，B正确； C．钢球撞击木板时速度方向与水平方向的夹角满足 可知，增大h，钢球撞击木板的速度方向与水平方向的夹角变大，C错误； D．根据可知，减小h，钢球落点离桌边的水平距离x减小，D错误。 故选B。 6．如图所示，某同学将两颗鸟食从O点水平抛出，两只小鸟分别在空中的M点和N点同时接到鸟食。鸟食的运动视为平抛运动，两运动轨迹在同一竖直平面内，则（　　） A．两颗鸟食同时抛出 B．在N点接到的鸟食后抛出 C．两颗鸟食平抛的初速度相同 D．在M点接到的鸟食平抛的初速度较大 【答案】D 【详解】AB．鸟食的运动视为平抛运动，则在竖直方向有 由于hM < hN，则tM < tN，要同时接到鸟食，则在N点接到的鸟食先抛出，故AB错误； CD．在水平方向有x = v0t，如图 过M点作一水平面，可看出在相同高度处M点的水平位移大，则M点接到的鸟食平抛的初速度较大，故C错误，D正确。 故选D。 二、多选题 7．投壶是古代士大夫所做的一种投射游戏。《礼记传》中提到：“投壶，射之细也。宴饮有射以乐宾，以习容而讲艺也。”若甲、乙两人站在距壶相同水平距离处沿水平方向各投出一支完全相同的箭，箭尖插入同一个壶中时与水平面的夹角分别为53°和37°，忽略空气阻力、箭长、壶的高度、壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是（　　）    A．甲所投箭的初速度大小比乙的大 B．甲所投箭的位置比乙所投箭的位置高 C．甲、乙所投的箭在空中运动的时间相等 D．此运动过程中，甲所投箭的速度的变化量比乙大 【答案】BD 【详解】BC．设箭抛出点离壶口的竖直高度为h，水平距离为x，箭尖插入壶中时与水平面的夹角为。箭在空中做平抛运动，根据推论：速度的反向延长线过水平位移的中点，则 x相同，h越大，越大，则知甲所投箭的位置比乙的高，根据 可知甲所投的箭在空中运动的时间比乙的长。故B正确；C错误； A．由 可知，x相等，甲所投的箭在空中运动的时间比乙的长，则甲所投箭的初速度大小比乙的小。故A错误； D．速度变化量 甲所投的箭在空中运动的时间比乙的长，则甲的速度变化量比乙的大。故D正确。 故选BD。 8．如图所示，、两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球能落到半圆轨道上，小球能落到斜面上，则下列说法正确的是（    ） A．球可能先落在半圆轨道上 B．球一定先落在斜面上 C．两球可能同时落在半圆轨道上和斜面上 D．球可能垂直落在半圆轨道上 【答案】AC 【详解】ABC．将圆轨道和斜面轨道重合在一起，如图所示 交点为A，若初速度合适，小球做平抛运动落在A点，则运动的时间相等，即同时落在半圆轨道和斜面上；若初速度不适中，由图可知，可能小球先落在斜面上，也可能先落在圆轨道上，故AC正确，B错误； D．若球垂直落在半圆轨道上，根据几何关系知，速度方向与水平方向的夹角是位移与水平方向的夹角的2倍，而在平抛运动中，某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，两者相互矛盾，所以球不可能垂直落在半圆轨道上，故D错误。 故选AC。 三、实验题 9．在“实验：研究平抛运动”中，实验装置如图甲所示。 (1)为准确确定坐标轴，还需要的器材是_______（填选项前的字母）。 A．弹簧测力计 B．重垂线 C．打点计时器 D．天平 (2)在做该实验时，某同学只记录了小球运动轨迹上的三点，已知相邻两点间的时间间隔相等，并以点为坐标原点建立了直角坐标系，得到图乙所示的图像（重力加速度取）。 ①据图像可求出相邻两点间的时间间隔为 s； ②据图像求出小球做平抛运动的初速度大小为 m/s； ③据图像求出小球运动到B点时的速度大小为 m/s（结果可保留根号）。 【答案】(1)B (2) 0.1 2 【详解】（1）为准确确定坐标轴，即沿水平方向和竖直方向建立坐标轴，还需要的器材是重垂线。 故选B。 （2）①[1]设相邻两点间的时间间隔为，则在竖直方向根据位移差公式有 解得 ②[2]小球平抛的初速度 ③[3]小球运动到点时的竖直分速度 则合速度 10．某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。 完成下列填空：（结果均保留2位有效数字） （1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为 ，竖直分量大小为 ； （2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为 。 【答案】 1.0 2.0 9.7 【详解】（1）[1]因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为 [2]竖直方向做自由落体运动，因此A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得 （2）[3]由竖直方向的自由落体运动可得 代入数据可得 四、解答题 11．从A点以初速度v0=3m/s水平抛出一个小球，落在倾角为37°的斜面上的B点，小球到达B点时速度方向恰好与斜面垂直．已知g=10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求 （1）小球到达B点时的速度大小； （2）A、B两点的高度差. 【答案】（1）5m/s；（2）0.8m 【详解】（1）刚落到B点时 sin37°= 代入数据得 v=5m/s （2）在B点竖直方向速度满足 tan 37°= 运动学公式 代入数据得 h=0.8m 12．如图所示，一小球自倾角θ=37°的斜面顶端A以水平速度v0=20m/s抛出，小球刚好落到斜面的底端B，空气阻力不计，g取10 m/s2，sin37°=0.6， cos37°=0.8。求： （1）小球从A到B的过程中竖直位移与水平位移之比； （2）小球在空中飞行的时间。 【答案】（1）；（2）3s 【详解】（1）由题意可知小球从A到B的过程中竖直位移与水平位移之比为 （2）设小球在空中飞行时间为t，则 解得 13．如图所示，排球场总长为18 m，宽为9 m，女子排球的球网高度为2.2 m，运动员站在左侧场地的底线与边线的交点B竖直跳起发球，击球点高度为3.2 m，将球水平击出，球大小不计，排球不擦网且不出界，重力加速度为g。求： (1)球击出的最小速度； (2)球击出的最大速度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）球击出时正对球网且恰好不擦网速度最小，设大小为，竖直方向有 水平方向有 解得 （2）当沿球场对角线方向击球，球恰好落在D点时，球击出的速度最大，设大小为，竖直方向有 水平方向有 解得 板 书 设 计 第2节 平抛运动 1、 基本概念： 1. 定义：水平初速度抛出，只受重力的运动 2. 受力特点：v₀水平，仅受重力（a=g） 2、 分运动规律（坐标系：抛出点为原点） 1. 水平方向：匀速直线运动 ， 2. 竖直方向：自由落体运动 ， 3、 合运动规律 1.合速度： 2. 合位移： 3. 关键结论：（与无关） 四、实际应用 1. 飞机投物资：先求时间，再算水平距离 2. 越壕沟：最小速度由水平间距和时间决定 五、易错点 1. 混淆“水平初速度”与“竖直初速度”（竖直初速度为0）； 2. 误将水平初速度当作合速度计算； 3. 忽略“时间由竖直高度决定”的核心结论。 课 堂 小 结 1. 结构化小结： 核心知识梳理： ①概念：平抛运动的定义、受力特点； ②规律：分运动（水平匀速、竖直自由落体）、合运动公式、时间推导； ③应用：解决平抛运动的位移、速度问题（先求时间，再分方向计算）。 2. 实验方法总结： ①对比实验：通过与匀速直线运动、自由落体运动对比，验证分运动性质； ②误差控制：减小空气阻力、保证初速度水平。 3. 易错点强调： ①竖直方向初速度为0，时间与水平初速度无关； ②速度方向夹角的正切值与位移方向夹角的正切值不同。 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、4题，规范书写解题步骤； 2. 提升题（选做）：完成导学案“节练习”5、6题，结合几何关系分析速度夹角问题；3. 实践题（拓展）：观察生活中平抛运动的实例（如投篮、扔沙包），测量相关数据（如高度、水平距离），估算初速度，下节课分享。 教 学 反 思 1. 亮点：实验环节通过对比实验直观验证分运动规律，结合生活和军事实例，降低规律理解难度，提升应用意识； 1. 不足：部分学生对“时间由竖直高度决定”的结论理解不深，在综合问题中容易混淆水平和竖直方向的运动；部分学生推导合速度夹角公式时存在困难，需增加课堂即时推导指导； 1. 改进方向：后续教学中增加变式训练，强化“先求时间”的解题思路；提供更多频闪照片数据，让学生自主推导规律，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 $