第五章 抛体运动（单元解读讲义）物理人教版必修第二册

本高中物理讲义聚焦抛体运动单元，系统梳理曲线运动的条件、速度方向、运动的合成与分解等基础概念，深入分析平抛运动规律及斜抛运动定性特点，构建从直线运动到曲线运动的过渡支架，为后续圆周运动、天体运动学习奠定基础。 资料以科学探究为主线，设计平抛运动频闪照相与轨迹描绘实验，融入化曲为直的科学思维，通过生活实例（如投篮、炮弹弹道）强化运动与相互作用观念。课中助力教师实施探究式教学，课后依托多元化评价与成长档案，帮助学生巩固知识、反思提升。

第五章 抛体运动 单元解读 一、课标解读 1.核心内容要求：课程标准中明确要求“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”。这表明本单元的学习不仅需要掌握知识本身，更要注重科学思维和科学探究能力的培养。 2.学科核心素养融合：抛体运动单元完美体现了物理学科核心素养的四个方面： （1）物理观念：帮助学生形成运动的观念、相互作用观念和能量观念，理解抛体运动是物体在重力作用下的曲线运动。 （2）科学思维：重点培养学生运用“化曲为直”、“化繁为简”的思维方法，通过运动的合成与分解处理复杂曲线运动问题。 （3）科学探究：引导学生通过实验探究平抛运动的规律，设计实验方案，收集和分析数据，得出科学结论。 （4）科学态度与责任：通过抛体运动在生活、科技和军事中的应用，培养学生将物理知识应用于实际的态度和社会责任感。 3.高考要求分析：根据高考内容规划，抛体运动是高考的重要考点之一，要求掌握抛体运动的基本规律。其中斜抛运动在近几年部分省份考查较为频繁，也应该在平日教学中渗透研究的方法。 4.知识衔接作用：抛体运动单元承担着由“直线运动”向“曲线运动”过渡的任务，是运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸，也是后续学习圆周运动、天体运动的基础。 二、单元内容分析 抛体运动单元在高中物理课程体系中具有承上启下的关键作用，以下从多个维度进行深入分析： 1. 内容结构与逻辑关系 本单元内容按照从一般到特殊、从简单到复杂的逻辑顺序展开，可以划分为两个主要部分： 第一部分（基础方法与概念）：包括曲线运动的基本概念、物体做曲线运动的条件以及分析曲线运动的基本方法——运动的合成与分解。这一部分是整个单元乃至所有曲线运动学习的基础知识和基本方法，为后续分析具体的抛体运动提供理论工具。 第二部分（具体运动分析）：通过对最常见的曲线运动——平抛运动的分析，使学生初步掌握用运动的合成与分解的方法处理二维运动。在此基础上，进一步拓展到斜抛运动的定性分析，完善对抛体运动的认识。 单元内容的内在逻辑清晰：从曲线运动的普遍特点入手，介绍分析方法，然后应用这些方法分析具体的抛体运动，最后回到实际应用场景。这种安排符合学生的认知规律，体现了物理学从理论到实践的研究路径。 2. 学科思想与方法论 本单元蕴含了丰富的物理学思想与方法： （1）化繁为简的思想：将复杂的曲线运动分解为两个简单的直线运动，是物理学处理复杂问题的典型方法。这种思想不仅在物理学中广泛应用，也是其他自然科学和工程技术中的常用思维模式。 （2）数学模型的应用：通过平面直角坐标系描述抛体运动，建立运动参数方程，轨迹方程，体现了物理学与数学的紧密联系。这种跨学科整合能力是培养学生科学素养的重要方面。 （3）从理论到实践的转化：学生需要学会将抽象的物理规律应用于解释生活中的抛体现象，如炮弹弹道的设计原理、篮球投篮的命中率计算等，这体现了物理学的应用价值。 3. 前后知识联系 在知识体系上，抛体运动单元与教材其他部分存在广泛联系： （1）已有知识基础：学生已经学习了直线运动的基本规律、牛顿运动定律以及运动学和动力学的相关知识，为本单元的学习奠定了必要的知识基础。 （2）后续知识准备：抛体运动的研究思路和方法为后续学习圆周运动、天体运动、电磁场中带电粒子的偏转等更为复杂的曲线运动奠定了基础。平抛运动中涉及的向心加速度和切向加速度概念，也是理解圆周运动的关键。 4. 教材编排特点 新人教版教材在抛体运动单元的编排上注重循序渐进和理论联系实际： （1）通过观察常见的曲线运动现象，引导学生思考曲线运动的特点； （2）逐步介绍曲线运动的研究方法； （3）重点分析平抛运动的规律； （4）简要介绍斜抛运动的定性规律； （5）设置丰富的实验活动和实际应用案例，加深对规律的理解。 三、单元教学目标 基于课程标准要求和物理学科核心素养，本单元的教学目标设定如下： 1. 物理观念 （1）能清晰理解抛体运动的概念，知道抛体运动是物体在重力作用下的运动形式。 （2）理解曲线运动的基本特点，知道曲线运动是一种变速运动，理解曲线运动的速度方向与加速度方向的关系。 （3）掌握平抛运动的规律，能运用相关物理公式解决实际问题。 了解斜抛运动的基本特点，能对其运动轨迹和参数进行定性分析。 2. 科学思维 （1）能够建立抛体运动的物理模型，对综合性的抛体运动进行分析和推理。 （2）通过实验探究平抛运动的规律，掌握科学探究的一般方法和步骤，形成“化曲为直”、“化繁为简”的科学思维。 （3）理解等效替代的思想方法，掌握运用运动的合成与分解处理复杂运动问题的基本思路。 （4）能够在抛体运动实验中有所创新，提出改进方案或新的探究思路。 3. 科学探究 （1）能制定探究抛体运动的方案，正确地使用器材、搜集实验数据。 （2）能独立处理实验数据，通过分析归纳总结抛体运动的规律，并能形成正确的结论。 （3）能自主完成比较规范的科学探究实验报告，能相互交流与反思科学探究过程，并能语言流畅地汇报探究结果。 （4）能通过实验验证抛体运动的研究成果，坚持实事求是，不弄虚作假。 4. 科学态度与责任 （1）在小组探究过程中能尊重同学，能主动参与，能相互合作。 （2）认识抛体运动在生活、科技和军事等方面的重要应用，如炮弹弹道的设计原理。 （3）培养将物理知识应用于实际生活的意识，能用抛体运动规律解释生活中的相关现象。 （4）形成严谨求实的科学态度，在探究过程中能认真收集数据，客观分析结果。 四、单元重点难点 本单元的教学重点主要包括以下四个方面： （1）物体做曲线运动的条件：理解物体在受到与速度方向不在同一直线上的力的作用时做曲线运动。这一知识点是理解所有曲线运动的基础，需要通过丰富的实例和演示实验帮助学生建立直观认识。 （2）曲线运动的速度方向：理解曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向。这一概念相对抽象，需要通过多种教学手段（如旋转的雨伞甩出水滴的轨迹、砂轮打磨金属时火花飞出的方向等）帮助学生理解。 （3）运动的合成与分解：掌握运用平行四边形定则进行运动的合成与分解的方法。这是分析抛体运动的核心方法，需要通过典型的案例和循序渐进的练习，帮助学生掌握这一方法。 （4）平抛运动的规律：掌握平抛运动的规律，包括位移、速度、轨迹等物理量随时间变化的规律。需要引导学生运用运动的合成与分解方法，分析平抛运动的两个分运动，并总结出平抛运动的规律。 2. 难点内容 本单元的教学难点主要体现在以下两个方面： （1）如何理解曲线运动的方向：曲线运动的速度方向不断变化，这一概念与学生熟悉的直线运动有显著区别。突破这一难点需要通过多媒体演示、实验观察和理论分析相结合的方式，帮助学生建立正确的认识。 （2）如何理解并运用运动的合成与分解的方法：运动的合成与分解是一种抽象的思维方法，学生初次接触时往往难以理解其物理意义和应用方法。教学中应当从简单实例入手，逐步增加复杂度，通过问题驱动和实验探究相结合的方式，引导学生体会这一方法的价值和应用技巧。 五、单元课时安排 节次 课题 课时数 第1节 曲线运动 1课时 第2节 运动的合成与分解 1课时 第3节 实验：探究平抛运动的特点 1课时 第4节 抛体运动的规律 1课时 六、教学建议 1.第一节 曲线运动的教学建议 本节是整章教学的知识基础。学生已经学过直线运动、牛顿运动定律，对力与运动的关系有了一定的认识。曲线运动与直线运动的显著区别是它的速度的方向时刻在变化，教学中可通过“生活体验→实验探究→理论认知”逐步推进的方式来解决曲线运动速度方向的确定问题。关于物体做曲线运动的条件的教学，可以让学生先依据所学知识提出猜想，然后进行实验探究。教材先研究曲线运动的方向，然后研究物体做曲线运动的条件。从知识结构上看，曲线运动的速度方向是轨迹上某点的切线方向，只反映曲线运动的运动学特征，而曲线运动的条件则是动力学特征，因此教材的安排较好地符合先研究运动特征、再分析运动原因的认识之路。从对学生知识结构建构的过程来看，知道曲线运动的方向只是知道一个事物的结果，掌握曲线运动发生的条件才能理解出现该结果的原因，这样才能在逻辑上有利于学生深刻理解本节的两个重点内容。 (1)认识曲线运动 曲线运动是生活中常见的运动。在引入新课时，可以通过图片创设一些物体做曲线运动的情境，如汽车在弯曲的引桥上的运动、做飞行表演的飞机的运动、盘山公路上汽车的运动等，让学生分析这些运动的共同点。 (2)曲线运动的速度方向 教材中选取了两幅来自实际情景的图片，并安排了一个演示实验。随后又通过从割线到切线的分析推理过程，最终确定曲线运动的方向。这样的安排充分体现了由简单到复杂、由静态到动态、由生活到实验、由实验到理论的科学认知过程。重视学生学习过程中知识的形成与发展，关注学生科学思维和科学探究过程的实施，有利于促进学生核心素养的培养。 通过观察图片，让学生得出的是感性的、直接的结论(猜想)，还需要通过实验来证实。这样的设计可以强化科学探究中的问题与证据素养。在实验探究之后，教材安排了采用极限思想的理论分析，从理论上证明了做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向。通过实验和理论两个视角的研究，不仅让学生明白了曲线运动速度的方向，还可使学生体会到做曲线运动的物体的速度是时刻改变的，曲线运动是变速运动。 (3)物体做曲线运动的条件 速度方向确定后，教材进而引导学生研究物体做曲线运动的条件。从学生已经具有的知识和本节的新认识(曲线运动是变速运动)，可以推理得到其所受的合力必不为0。是否受力就一定做曲线运动呢?这可不是依据牛顿第二定律可以直接得到的结果。学生需要提出自己的猜想，针对不同的猜想设计实验方案，进行探究性实验。教材“观察钢球的运动轨迹”的实验方案给出一个比较容易控制方向的作用力(钢球与磁铁间引力)，可以方便地探究钢球在运动过程中受不同方向作用力后的运动情景，帮助学生认识物体做曲线、直线运动的条件。在实验现象的基础上，运用力或加速度的分解方法，就可以清晰地解释物体做曲线运动的原因，深刻理解运动与相互作用的观念。有条件的学校，可以把这个演示实验改为学生随堂实验，让学生由观看实验变成自己动手实验。 2.第二节 运动的合成与分解的教学建议 (1)平面运动的实例分析 蜡块运动实验是本节的重点之一。合运动与分运动两个概念的建立，坐标系的建立、蜡块运动轨迹的探究、蜡块运动速度的探究都基于本实验，因此教师一定要精心准备，确保实验成功。运动合成与分解知识的构建、运动等效思想是本节的另一个重点。 教材中设置了一个问题情境和一个演示实验来展开物体在平面中运动的研究，引出如何描述平面上运动物体的运动轨迹、位移、速度、加速度等问题。这样的安排有助于学生从已有知识出发，去发现新问题，形成探究的意向与目标，为解决新的问题做好准备。实验演示要与学生的思考紧密结合。例如要观察蜡块的运动方向，蜡块的运动轨迹，思考蜡块的运动性质，思考合运动与分运动之间的关系等。 做好实验是上好本课的关键。实验时，教师要提醒学生，这里的研究对象是蜡块，学生观察到的蜡块运动是合运动。实验可分几步进行。 ①将玻璃管倒置并保持竖直不动，看到蜡块沿玻璃管匀速上升。 ②让竖直、倒置的玻璃管水平匀速运动(蜡块始终在顶部)，观察蜡块的运动。③观察玻璃管水平匀速运动时蜡块在玻璃管内的运动。 考虑到学生观察时注意力只能集中在某一处，而分析合运动与分运动的关系时需要不断变换观察的对象，可以用视频截图的方式展示动态过程。 (2)运动的合成与分解 通过运动的分解来研究复杂运动是高中物理中重要的思想方法，也是本节的重点和难点。教学中应避免直接讲解这一方法，可以适当增加一些体验，为学生提供更多生活情景，如商场里自动扶梯正常运行时，在其上面行走的顾客的运动;节日里盛大的焰火表演时，某个火点的运动;田径场上投出的标枪的运动，等等。通过这些情景分析，可以让学生经历运动合成与分解思想的建立过程，体会用运动合成与分解的方法处理问题的等效性。 本节最后安排了“思考与讨论”的问题:如果将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀加速移动，若玻璃管内壁是光滑的，蜡块的轨迹还是一条直线吗?对这一问题的思考，将把前面所学内容延伸到下一节所要研究的问题，起到承上启下的作用。 3.第三节 实验：探究平抛运动的特点的教学建议 教材中介绍了两种方案。方案一是用频闪照相或者录制视频的方法，记录物体在不同时刻的位置，得到类似教材图5.3-1所示的照片。以小球球心作为小球位置，分别将不同位置的小球球心投影到水平方向和竖直方向的坐标轴上。考虑到频闪(截屏)时间间隔相等，根据相邻时间间隔内水平方向的位移相同，可判断水平方向是匀速运动;根据相邻时间间隔内竖直方向增加的位移相同，可判断竖直方向是匀加速运动。 方案一虽然较为方便和容易理解，但对于培养学生的实验素养来说，方案二具有独特的价值。方案二比方案一更注重实验设计，更具有转化思想，更重视实验条件的控制和实验操作。 方案二分三个步骤来开展探究。首先研究某一方向分运动的特点(可以是水平方向，也可以是竖直方向)，然后设法描绘出平抛运动的轨迹，最后根据平抛运动轨迹和某一方向分运动特点分析得到另一方向分运动的特点。 方案二中的参考案例，是先研究竖直方向的分运动，然后设法描绘出平抛运动的轨迹，最后根据平抛运动轨迹和竖直方向分运动的特点分析得到水平方向分运动的特点。 教材给出两种方案的大体研究思路，通过问题对关键环节进行引导，帮助学生自行设计、完善实验方案。 参考案例提供的方法既考虑到利用学校已有器材进行学生实验，又考虑到学生已经具有自由落体运动的知识。研究竖直方向的分运动时可以避免测量，只需与自由落体运动进行比较即可(不同高度同时下落，是否始终同时落地)。另外，确定竖直方向的分运动为自由落体运动后，也为探究水平方向分运动的特点打好了基础。在现有器材的情况下，我们既无法在同一个平抛运动过程中确定多个位置，也无法做到所确定的几个位置之间的时间间隔都是相等的。所以实验首先要解决的问题是如何保证多次平抛的初速度相同。另一个问题是如何找到时间间隔相等的位置，这就需要先画出轨迹，然后根据竖直方向上初速度为0的匀变速直线运动的位移特点确定时间间隔相同的点。 为培养学生的科学探究和科学思维素养，本节的重点应放在实验方案的设计与改进上。本节的难点是实验操作与数据处理。 4.第四节 抛体运动的规律的教学建议 平抛运动是常见的曲线运动之一，可作为应用运动的合成和分解知识的典型案例，它也是研究一般抛体运动的基础。本节在前一节用实验探究平抛运动特点的基础上，进一步从理论的角度分析得出平抛运动的规律，为一般抛体运动的研究和类平抛问题的求解奠定基础。 本节既是运动和力、牛顿运动定律应用的延续，又是研究曲线运动方法的具体应用，不仅涉及运动规律、牛顿运动定律，还涉及运动分析、受力分析和分解方法，以及建立坐标系、解决问题的程序与规范等，具有很强的综合性。 为了让学生深入体验解决问题的程序与规范，在教学中应将观摩学习与主动学习相结合。首先由教师示范问题解决的过程，并提炼出相应的程序与规范，然后要求学生主动按照这一程序来解决新的实际问题。在学习过程中，教师要充分展示学生的问题解决过程，让全体学生关注解决问题的程序是否完整和规范。 (1)抛体运动的特点 通过实例，让学生分析、判断物体是否做抛体运动，进而理解抛体运动是匀变速运动。 先回顾抛体运动、平抛运动的条件，然后分析这些物体的受力情况与初速度的特点，比较排球、铅球和纸飞机所受重力与空气阻力、空气升力的大小关系，得出排球、铅球所受的空气阻力可忽略(理想化方法)，这样就可以确定物体是否做平抛运动。弄清楚受力情况后，利用牛顿运动定律可确定物体运动的加速度。学生虽然不清楚升力的大小，但从纸飞机在竖直方向的运动情况可以推知升力与重力相差不大。 (2)平抛运动的速度 程序与规范对于解决复杂问题来说非常重要，好的程序与规范隐含了正确的思维方式。教师要引导学生建立并掌握解决问题的合理的思路，在本节中具体表现为: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;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;⑥对分运动进行合成得到结果;⑦对得到的结果是否合理进行论证。 (3)平抛运动的位移与轨迹 有了研究速度的基础，可以让学生尝试遵循同样的思路自主分析平抛运动的位移。 推导平抛运动的轨迹方程基本上是数学运算的过程。教学时不仅要体现数形结合，更要注重使学生从物理学角度理解轨迹方程。为此，可提出问题:若初速度增大，轨迹形状将如何改变?设想运动物体处在重力加速度比较小的环境中，轨迹又将如何改变? (4)一般的抛体运动 在分析平抛运动的规律并得出轨迹方程的基础上，可通过实验或视频显示各种真实物体(水、排球等)做斜抛运动的轨迹，分析它们的轨迹特征、受力情况。从受到竖直方向的重力以及运动物体的初速度入手进行分析，抽象出一般的抛体运动模型，从而引导学生定性地描述一般抛体运动的情况。对于学有余力的学生，也可以鼓励他们进行定量研究。 七、评价策略 1.评价维度 将物理核心素养分解为具体、可评价的维度： 核心素养 评价维度 具体表现 物理观念 概念理解 能否准确理解曲线运动的条件、速度方向、合运动与分运动等核心概念。 规律应用 能否正确运用平抛运动规律（位移、速度、轨迹方程）解决实际问题。 科学思维 模型建构 能否将实际问题（如投篮、投弹）抽象为平抛或斜抛运动模型。 科学推理 能否运用“化曲为直”的思想和运动的合成与分解方法进行逻辑推理。 科学论证 能否基于实验证据或理论推导，论证自己的观点或结论。 科学探究 问题与假设 能否提出可探究的物理问题，并作出合理的猜想与假设。 方案设计与实施 能否设计可行的实验方案，并规范、安全地操作器材。 数据处理与解释 能否正确记录数据、绘制图像，并通过分析得出合理结论。 交流与评估 能否清晰表达自己的探究过程和结果，并能反思和改进方案。 科学态度与责任 学习态度 是否认真参与课堂和实验，实事求是，尊重实验数据。 合作精神 在小组活动中能否积极承担任务，与同伴有效协作。 STS（科学·技术·社会） 能否认识抛体运动在科技、生活中的应用，并讨论其社会价值。 2. 评价主体的多元化 （1）教师评价：主导性评价，负责设计评价体系、实施核心评价（如单元测试、重要实验）并给出权威性反馈。 （2）学生自评：引导学生使用评价量规对自己的学习态度、方法、成果进行反思，培养元认知能力。 （3）小组互评：在小组合作学习中，成员之间就参与度、合作精神、贡献度等进行相互评价，促进团队协作。 3.评价结果的反馈与应用 （1）及时反馈：对课堂表现、作业、实验等过程性评价结果，应及时向学生反馈，最好能附带具体的、鼓励性的和改进性的评语。 （2）建立成长档案：为每位学生建立物理学习成长档案袋，收集包括优秀的作业、实验报告、作品、自我反思等材料，动态记录其成长轨迹。 （3）用于教学改进：教师通过对评价数据的分析（如单元测试中某类题目的普遍失分），精准诊断教学中的薄弱环节，从而有针对性地调整教学计划和策略。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $