5.4 抛体运动的规律 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4节 抛体运动的规律 教学设计 上课班级 上课时间 年 月 日 课时：2 节 课题 第4节 抛体运动的规律 学习目标 1、 物理观念 1．能熟练运用平抛运动规律解决与斜面相关的平抛运动问题。 2．掌握平抛中的临界、极值问题的处理方法。 3．能准确把握类平抛运动的特点及处理方法。 2、 科学思维 1.了解斜抛运动在生产和生活中的应用，能利用运动的合成与分解方法分析一般的抛体运动． 2.会通过生活实例分析平抛运动的临界问题，明确其运动规律，能找到临界状态并运用数学知识分析极值. 3、 科学探究 1.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。 2.通过生活中的实例理解竖直上抛运动的规律，会用分段法和整体法研究竖直上抛运动. 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.平抛运动的生活应用。 2.竖直上抛运动的运动特点。 3.斜抛运动的运动特点。 教学过程 一、新课引入 情景分析1：体育运动中投掷链球、铅球、铁饼、标枪等运动（如图所示），都可以看作是斜上抛运动。 以抛出的铅球为例： （1） 铅球离开手后，如不考虑空气阻力，其受力情况、速度有何特点？ ［提示］不考虑空气阻力，铅球在水平方向不受力，在竖直方向只受重力，加速度为 ，其初速度不为零，方向斜向上方。 （2） 铅球在最高点的速度是零吗？ ［提示］不是。由于铅球在水平方向做匀速运动，所以铅球在最高点的速度等于水平方向的分速度。 情景分析2：公园、广场等场所经常见到喷泉．现对柱形喷泉进行分析，喷泉水柱由无数水珠构成，能否将柱形喷泉中水珠的运动视为竖直上抛运动？ 答案　水珠受到的空气阻力相对于其重力可忽略不计，故可将柱形喷泉中水珠的运动视为竖直上抛运动． 二、教学过程 （一）竖直上抛运动 ①上升过程是初速度为v0、加速度为a＝g的匀减速直线运动(以竖直向上为正方向)：vt＝v0－gt，h＝v0t－gt2. ②下降过程是自由落体运动(以竖直向下为正方向)：vt′＝gt′，h′＝gt′2. (2)整体法 ①将全过程看作是初速度为v0、加速度为a＝g的匀变速直线运动，用匀变速直线运动规律进行计算(以竖直向上为正方向)：vt＝v0－gt，h＝v0t－gt2. ②若vt>0，则物体在上升；vt<0，则物体在下降．h>0，物体在抛出点上方；h<0，物体在抛出点下方． [典例1] 某人站在高楼的平台边缘，以20 m/s的初速度竖直向上抛出一石子，不考虑空气阻力，(g取10 m/s2)求： (1)石子上升的最大高度是多少？回到抛出点的时间是多少？ (2)石子从抛出到通过距抛出点下方20 m处所需的时间． 答案　(1)20 m　4 s　(2)2(1＋) s 解析　(1)石子做竖直上抛运动，上升的最大高度： h＝＝ m＝20 m， 石子落回抛出点的时间：t＝＝ s＝4 s. (2)以竖直向上为正方向，由题意可知：v0＝20 m/s，a＝－g＝－10 m/s2，x＝－20 m，由匀变速直线运动的位移公式有：x＝v0t1＋at12，解得：t1＝2(1＋) s. （二）斜抛运动 斜抛物体的轨迹 (1)速度规律 水平速度：vx＝v0x＝v0cos θ 竖直速度：vy＝v0y－gt＝v0sin θ－gt t时刻的速度大小为v＝。 (2)位移规律 水平位移：x＝v0xt＝v0t cos θ 竖直位移：y＝v0t sin θ－gt2 t时间内的位移大小为s＝，与水平方向成α角，且tan α＝。 3．射高和射程： (1)斜抛运动的飞行时间：t＝＝。　 (2)射高：h＝＝。 (3)射程：s＝v0cosθ·t＝＝，　 对于给定的v0，当θ＝45°时，射程达到最大值，smax＝。 [典例2] 如图，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。 [解析]　(1)根据斜抛运动的对称性，物体抛出时的速度与落地时的速度大小相等，故v0＝vt＝30 m/s 设与水平方向夹角为θ，则cos θ＝＝ 故θ＝37°。 (2)竖直方向的初速度为 v0y＝＝ m/s＝18 m/s 故飞行时间t＝＝2× s＝3.6 s。 [答案]　(2)30 m/s　与水平方向夹角为37°　(2)3.6 s 板书设计 一、竖直上抛运动 （1）上升过程是初速度为v0、加速度为a＝g的匀减速直线运动(以竖直向上为正方向)： vt＝v0－gt，h＝v0t－gt2. （2）下降过程是自由落体运动(以竖直向下为正方向)： vt′＝gt′，h′＝gt′2. 二、斜抛运动 (1)斜抛运动的飞行时间：t＝＝。　 (2)射高：h＝＝。 (3)射程：s＝v0cosθ·t＝＝，　 对于给定的v0，当θ＝45°时，射程达到最大值，smax＝。 课后作业（分层设计） 1．钢球自地面做竖直上抛运动后又落回地面，则(　　) A．上升过程中，加速度方向向上，速度方向向上，相对于抛出点的位移方向向上 B．下落过程中，加速度方向向下，速度方向向下，相对于抛出点的位移方向向下 C．在最高点，加速度大小为零，速度大小为零 D．到达最高点后，加速度方向不变，速度方向改变 2.如图所示，在摩托车比赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为 ，其左边缘 点比右边缘 点高 。若摩托车经过 点时的速度为 ，则它会落到坑内 点， 与 的水平距离和高度差均为 ；若经过 点时的速度为 ，则该摩托车恰能越过坑到达 点。 等于( B ) A. 18 B. C. D. 9 3．抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动。现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，如图所示，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力。(设重力加速度为g) (1)若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出，落在球台上的P1点(运动轨迹如图中实线所示)，求P1点距O点的距离x1； (2)若球在O点正上方以速度v2水平发出，经反弹恰好在最高点时越过球网落在球台上的P2点(运动轨迹如图中虚线所示)，求v2的大小； (3)若球在O点正上方水平发出后，经一次反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处，求发球点距O点的高度h3。 教学反思 1.答案　D 解析　钢球抛出后只受重力作用，加速度方向向下，大小恒定．落地前的位移相对于抛出点方向向上，A、B、C错误，D正确． 2.[解析]选 。由 点到 点过程，有 ， ，解得 ,由 点到 点过程，有 ， ，解得 ,则有 。 3.[解析]　(1)设发球高度为h1，飞行时间为t1，根据平抛运动有h1＝gt，x1＝v1t1，解得x1＝v1。 (2)设发球高度为h2，落到球台上的飞行时间为t2，同理有h2＝gt，x2＝v2t2，由于乒乓球反弹后竖直分速度不变，则乒乓球可达到的最大高度与发球高度相等，h2＝h，2x2＝L，得v2＝。 (3)根据抛体运动的特点及反弹的对称性，知反弹点到最高点的水平位移为，则反弹点到越过球网的水平位移为L－L＝L，乒乓球在水平方向上做匀速直线运动，所以从越过球网到最高点所用的时间和从反弹点到最高点的时间之比为1∶2。对反弹点到最高点的运动采取逆向思维，根据水平方向上的运动和竖直方向上的运动具有等时性，可知越过球网到最高点竖直方向上的时间和反弹点到最高点的时间之比为1∶2。根据h＝gt2，可得越过球网到最高点竖直方向上的位移和反弹到最高点的位移之比为1∶4，即＝，解得h3＝h。 [答案]　(1)v1　(2)　(3)h 学科网（北京）股份有限公司 $