1.4研究平抛运动的规律 教学设计-2026-2027学年高一下学期物理教科版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦平抛运动规律，通过投壶和套圈游戏实例导入，引导学生思考命中率问题，衔接上节课运动合成与分解知识，搭建从生活现象到物理模型的学习支架。 亮点在于实验与理论深度融合，用双轨型实验仪对比验证分运动，结合Tracker软件追踪分析轨迹数据，理论推导平抛运动位移、速度公式及轨迹方程，应用环节解决套圈等实际问题。注重科学探究与科学思维培养，帮助学生提升实验能力和建模能力，为教师提供完整探究教学流程与实例素材。

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高一 学期 春季 课题 探究平抛运动的规律 教学目标 1.物理观念∶理解平抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动，并且这两个运动互不影响。 2.科学思维∶能够根据平抛运动的特点，从生活实例中抽象出平抛运动模型；学生通过观察演示实验，经历分析和推理后得到并解释平抛运动的规律；知道分析一般平抛运动的方法，强化对运动的合成与分解的理解；通过本节课的学习，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想；能合理运用平抛运动的规律解决一些实际问题，如套圈问题、投壶问题、排球扣球问题等。 3.科学探究：通过观察套圈和投壶图片，提出如何提高投中率的问题，进一步提出如何研究平抛运动规律的问题，培养学生根据生活现象提出有意义的问题的能力；通过教师的引导，能利用对比思想和控制变量法设计对照实验，认识实验器材并理解实验原理；通过用tracker软件对平抛运动的轨迹追踪分析过程以及对平抛运动轨迹的理论探究过程，培养学生的数据分析与处理能力；经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义。 4.科学态度与责任∶通过生活实例抽象出模型，提出有意义的问题并加以研究的这个完整过程，让学生认识到物理学习是人类有意识的探究过程；通过对平抛运动的实验探究和理论探究过程，让学生理解平抛运动的本质是匀变速曲线运动；通过实验探究，并进行有效的理论联系实际，让学生由感性认识上升到理性认识，培养学生学习科学的兴趣及实事求是的科学态度，体验探索自然规律的艰辛与喜悦，培养学生主动与他人合作的精神；通过让学生发言，培养学生独立思考、敢于发表见解的精神；通过展示自然、生活和生产中平抛运动的例子，使学生认识到平抛运动的普遍性，同时认识到物理知识的社会价值。 教学重难点 教学重点： 1．平抛运动的运动规律。 突出重点的方法：通过实验探究和理论推导得到平抛运动规律。学生经历整个科学探究过程，对于规律的得出和知识体系的建立将有较深的理解。 2．分析平抛运动的一般方法。 突出重点的方法：在教师的引导下对平抛运动进行理论探究得出相关结论，再利用这些知识解决生活中的实际问题，使学生形成系统的分析方法。 教学难点：平抛运动规律的探究过程。 突破难点的方法：在教师引导下，整个探究过程都要让学生参与进去，经历前人探究的过程。学生在课堂中既有感性的观察，又有理性的数据分析，不仅能亲身感受到物理探究的奥妙，还能深化对规律以及规律得出过程的理解。 教学过程 师：同学们好！请大家准备好学习任务单，与老师一起开启今天的学习——《探究平抛运动的规律》。 如图这是我们经常在广场上看到的投壶和套圈游戏，他们百发百中的秘诀是什么呢?我们又如何提高自己的命中率呢?那我们就要先来探究平抛运动有什么样的规律。 环节一：平抛运动的实验研究 师：平抛运动是一种曲线运动，其速度大小和方向时刻发生改变，对这种比较复杂的运动，能否利用运动的分解，将它转化成我们所熟悉的、简单的运动呢？ 师:首先，物体在空中被水平抛出，不受重力的作用，物体将做什么样的运动?(播放视频) 生:(通过天宫课堂中冰墩墩的运动轨迹我们不难得出物体将做)匀速直线运动。 师:假如物体没有水平速度，松手后，物体将会怎样运动？ 生:自由落体运动。 师:在空中以水平速度抛出一个物体，物体将如何运动呢？ 生:物体将做平抛运动。 师:上节课我们学习了，可以通过运动的合成与分解来研究曲线运动。平抛运动也是曲线运动，请大家根据平抛运动初速度和受力方向特点，思考应该如何分解平抛运动呢? 生:分解到水平和竖直方向；水平方向具有初速度且不受力应该是匀速直线运动;竖直方向初速度为0且只受重力应该是自由落体运动。 师:要验证这个猜想，我们需要一个能让两物体同时开始平抛运动和匀速直线运动的实验装置。如图所示的双轨型平抛运动实验仪：将小球分别吸在两个完全相同的弧形轨道上的电磁铁A、B处，其中A、B到各自水平轨道处的竖直高度相同，然后切断电源，让两球同时由静止开始运动。请大家观察实验现象。(演示实验+慢放视频） 生:做平抛运动和水平匀速直线运动的A、B两球在落点相撞，且在水平方向上的运动几乎完全相同。 师:同样的，我们怎么验证竖直方向运动性质的猜想呢? 生:让两个小球同时开始运动，一个做平抛运动，一个做自由落体运动，看相同的时间内，竖直方向上的运动是否相同。如果相同则验证了前面的猜想。 师:将小球分别吸在弧形轨道A处和右侧等高度C处的电磁铁上，然后断开电源。A球由静止开始运动，当A球运动至水平抛出点O点时触发C球电磁铁开关，C球开始自由下落。请大家观察实验现象。(演示实验) 生:做平抛运动和自由落体运动的A、C两球同时落地，且在竖直方向上的运动几乎完全相同。 师:通过以上两个演示实验，我们可以大致验证平抛运动在水平和竖直方向的分运动性质，有没有更严谨的方案帮助我们定量验证这个猜想呢?这里我们可以使用动作捕捉软件tracker，它可以实现对研究对象的实时追踪，并进行逐帧分析，得出其运动轨迹，还能将实验对象在单位时间内的速度、动量、加速度、位移等数据绘制成图像。(播放实验视频) 环节二：平抛运动的理论探究 师:通过tracker软件的分析，我们得到平抛运动水平方向的确做匀速直线运动，竖直方向只受重力，做自由落体运动，那么如何确定t时刻的位置和位移?如何运用所学知识推导物体做平抛运动t时刻的速度? 师:若经过时间t,物体到达位置P，首先，我们如图所示建立直角坐标系，设x轴表示水平方向的运动，y轴表示竖直方向的运动，设此时P点坐标为(x,y)，由于水平方向为匀速直线运动，水平位移x=v0t,竖直方向为自由落体运动，,由勾股定理得，位移 ,设位移与水平方向夹角为则。 同样的，此时P点水平方向速度等于初速度，竖直方向速度,由勾股定理得，, 。 师:联立水平和竖直方向的位移方程，可以消去时间t得到y与x之间的关系，得到，式中、都是不随时间变化的常量，这正是我们学过的抛物线方程，所以，平抛运动的轨迹是一条抛物线。 环节三：平抛运动规律的应用 (1) 在竖直方向，物资做自由落体运动，所用时间为t,满足关系式: 在水平方向，物资做匀速直线运动，飞行的距离满足关系式: 联立可得: (2)落地时刻，其水平分速度 竖直分速度 合速度大小 它与水平速度夹角 【总结提升】 1.运动时间 物体在空中运动的时间是由高度决定的，与初速度无关。 2.水平位移 物体在空中运动的水平位移是由初速度和高度共同决定的。 3.落地速度 物体落地速度的大小和方向是由初速度和高度共同决定的。 【应用】 套圈的规则是每次从同一位置水平抛出圆环，套住与圆环前端水平距离为3m的20cm高的小奖品，即为获胜。一身高为1.4m的儿童从距离地面1m高度处，水平抛出圆环。圆环半径为10cm，想要套住小奖品，他水平抛出的速度可能为（g=10m/s^2） A.7.4m/s B.7.6m/s C.7.8m/s D.8.2m/s 解析:把奖品看作是高为20cm的细杆，圆环刚好到达奖品的高度时，下落高度为. 当抛出速度最小时，圆环前端此时刚好接触奖品，因此水平位移. 当抛出速度最大时，圆环后端此时刚好超过奖品，因此水平位移. 因此抛出速度,选择BC。 【拓展】请同学们课下以小组为单位，完成教材P19发展空间。 环节四：课堂小结 学科网（北京）股份有限公司 $