5.3 实验：探究平抛运动的特点 教学设计 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

高中物理人教版必修第二册 第五章《抛体运动》 第3节 实验：探究平抛运动的特点 教学设计 上课班级 上课时间 年 月 日 课时： 2 节 课题 第3节 实验：探究平抛运动的特点 学习目标 1、 物理观念 1.知道物体做平抛运动的条件及运动特点和受力特点。 2.知道平抛运动和抛体运动的概念，了解平抛运动的条件。 2、 科学思维 1.通过运动的合成与分解分析平抛运动的规律，掌握分析方法。 2.能构建平抛运动模型，会应用运动合成与分解的方法分析解决相关平抛运动的速度和位移问题。 3、 科学探究 探究平抛运动竖直和水平分运动的特点及规律，了解科学探究中获取及处理数据的方法。 四、科学态度与责任 通过对生活中抛体运动的分析，认识运动的多样性，体会物理学在实际中的应用价值。 学习重难点 1．研究平抛运动水平分运动特点 根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，若这些水平位移相等，则说明平抛运动水平方向为匀速直线运动；同样的方法，可研究竖直分运动特点． 2．计算平抛物体的初速度 (1)平抛轨迹完整(即含有抛出点) 在轨迹上任取一点，测出该点离坐标原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0. 因x＝v0t，y＝gt2，故v0＝x. (2)平抛轨迹残缺(即无抛出点) 在轨迹上任取三点A、B、C(如图所示)，使A、B间及B、C间的水平距离相等，设为x，由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，重力加速度为g，则 Δh＝hBC－hAB＝gt2 所以t＝ 所以初速度v0＝＝x. 教学过程 一、新课引入 图为一人正在练习水平投掷飞镖，请思考：(不计空气阻力) (1)飞镖掷出后，其加速度的大小和方向是否变化？ (2)飞镖的运动是什么性质的运动？ 答案　(1)加速度为重力加速度g，大小和方向均不变． (2)匀变速曲线运动． 二、教学过程 （一）平抛运动 1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，仅在重力作用下物体所做的运动． 2．平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动． （二）平抛运动的两个分运动 1．水平方向：平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动． 2．竖直方向：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动． （三）平抛运动的规律 以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，建立如图所示的直角坐标系． 1．平抛运动的位移与轨迹 (1)水平位移：x＝v0t.① (2)竖直位移：y＝gt2.② (3)轨道方程：由①②两式消去时间t，可得平抛运动的轨迹方程为y＝x2，由此可知平抛运动的轨道是一条抛物线． 2．平抛运动的速度 (1)水平方向分速度：vx＝v0. (2)竖直方向分速度：vy＝gt. (3)物体在某点合速度大小：①v＝＝. ②方向：tan θ＝＝(θ是v与水平方向的夹角) 知识深化 1．平抛运动的研究方法 (1)把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动． (2)分别运用两个分运动的运动规律去求分速度、分位移等，再合成得到平抛运动的速度、位移等． 2．平抛运动的规律 (1)平抛运动的时间：t＝，只由高度决定，与初速度无关． (2)水平位移(射程)：x＝v0t＝v0，由初速度和高度共同决定． (3)落地速度：v＝＝，与水平方向的夹角为θ， tan θ＝＝，落地速度由初速度和高度共同决定． （五）平抛运动的两个重要推论 1．做平抛运动的物体在某时刻速度方向与水平方向的夹角θ、位移方向与水平方向的夹角α的关系为tan θ＝2tan α. 2．做平抛运动的物体在任意时刻的速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点． [典例1] (多选)如图所示，高为h＝1.25 m的平台上覆盖一层薄冰．现有一质量为60 kg的滑雪爱好者以一定的初速度v向平台边缘滑去，着地时速度的方向与水平地面的夹角为45°(取重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力)．由此可知下列说法正确的是(　　) A．滑雪者离开平台边缘时的速度大小是5.0 m/s B．滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是2.5 m C．滑雪者在空中运动的时间为1 s D．着地时滑雪者的速度大小是5.0 m/s 答案　AB 解析　由vy2＝2gh，可得vy＝＝ m/s＝5.0 m/s，着地时的速度方向与水平地面的夹角为45°，所以着地时水平速度和竖直速度的大小相等，所以滑雪者离开平台边缘时的速度大小v0＝vy＝5.0 m/s，故A正确；由vy＝gt得，滑雪者在空中运动的时间t＝0.5 s，滑雪者在水平方向上做匀速直线运动，水平距离为x＝v0t＝2.5 m，故B正确，C错误；滑雪者着地的速度大小为v′＝＝5 m/s，故D错误． 三、教学重难点 （一）与斜面有关的平抛运动 运动情形 题干信息 分析方法 从空中水平抛出垂直落到斜面上 速度方向 分解速度，构建速度三角形 vx＝v0 vy＝gt θ与v0、t的关系： tan θ＝＝ 从斜面水平抛出又落到斜面上 位移方向 分解位移，构建位移三角形 x＝v0t y＝gt2 θ与v0、t的关系： tan θ＝＝ [典例2] 如图所示，小球以v0＝15 m/s的水平初速度向一倾角为37°的斜面抛出，飞行一段时间后，恰好垂直撞在斜面上．求这一过程中：(不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)小球在空中的飞行时间t； (2)抛出点距撞击点的高度h. 答案　(1)2 s　(2)20 m 解析　(1)将小球垂直撞在斜面上的速度分解，如图所示： 由图可知θ＝37°，β＝53° 则tan β＝＝ 代入数据解得：t＝2 s (2)根据平抛运动的规律有：h＝gt2， 可求得抛出点距撞击点的高度 h＝×10×22 m＝20 m. 板书设计 1．平抛运动的位移与轨迹 (1)水平位移：x＝v0t.① (2)竖直位移：y＝gt2.② (3)轨道方程：由①②两式消去时间t，可得平抛运动的轨迹方程为y＝x2，由此可知平抛运动的轨道是一条抛物线． 2．平抛运动的速度 (1)水平方向分速度：vx＝v0. (2)竖直方向分速度：vy＝gt. (3)物体在某点合速度大小：①v＝＝. ②方向：tan θ＝＝(θ是v与水平方向的夹角) 课后作业（分层设计） 1．(多选)如图所示，高为h＝1.25 m的平台上覆盖一层薄冰．现有一质量为60 kg的滑雪爱好者以一定的初速度v向平台边缘滑去，着地时速度的方向与水平地面的夹角为45°(取重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力)．由此可知下列说法正确的是(　　) A．滑雪者离开平台边缘时的速度大小是5.0 m/s B．滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是2.5 m C．滑雪者在空中运动的时间为1 s D．着地时滑雪者的速度大小是5.0 m/s 2.如图所示是采用频闪照相的方法拍摄到的小球做平抛运动的部分照片．背景标尺每小格边长均为L＝5 cm，则： (1)由图可知，小球在水平方向做________运动，理由是_____________________________． (2)拍摄时每________ s曝光一次，平抛运动的初速度为________ m/s.(取重力加速度g＝10 m/s2) 3.如图所示，AB为固定斜面，倾角为30°，小球从A点以初速度v0水平抛出，恰好落到B点．求：(空气阻力不计，重力加速度为g) (1)A、B间的距离及小球在空中飞行的时间； (2)从抛出开始，经过多长时间小球与斜面间的距离最大？最大距离为多大？ 1.答案　AB 解析　由vy2＝2gh，可得vy＝＝ m/s＝5.0 m/s，着地时的速度方向与水平地面的夹角为45°，所以着地时水平速度和竖直速度的大小相等，所以滑雪者离开平台边缘时的速度大小v0＝vy＝5.0 m/s，故A正确；由vy＝gt得，滑雪者在空中运动的时间t＝0.5 s，滑雪者在水平方向上做匀速直线运动，水平距离为x＝v0t＝2.5 m，故B正确，C错误；滑雪者着地的速度大小为v′＝＝5 m/s，故D错误． 2.答案　(1)匀速直线　相等时间内小球在水平方向上通过的位移相等　 (2)0.1　1 解析　(2)设每次曝光时间间隔为T，在竖直方向上，根据Δy＝aT2，可知2L＝gT2，则T＝＝0.1 s；小球在水平方向上做匀速直线运动，则v0＝＝1 m/s. 3.答案　(1)　　(2)　 解析　(1)设飞行时间为t，则水平方向位移 sABcos 30°＝v0t， 竖直方向位移sABsin 30°＝gt2， 解得t＝tan 30°＝，sAB＝. (2)如图所示，把初速度v0、重力加速度g都分解成沿斜面和垂直斜面的两个分量．在垂直斜面方向上，小球做的是以v0y为初速度、gy为加速度的“竖直上抛”运动． 小球到达离斜面最远处时，速度vy＝0， 由vy＝v0y－gyt′可得 t′＝＝＝tan 30°＝ 小球离斜面的最大距离y＝＝＝. 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $