第五章 抛体运动 单元作业 -河南省安阳市2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

《抛体运动》单元作业设计 【应用场景：同步教学·单元复习】 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 《抛体运动》单元作业设计 学段学科 高中 物理 适用地区 河南省安阳市 适用年级 高一年级 教材版本 人教版（2019版）必修第二册 对应内容 第五章 抛体运动（单元复习） 作业类型 单元作业 完成时长 总时长 45 分钟 设计者 张丁 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 课标要求：本作业对应物理学科核心素养四个维度，需达成学业质量水平2～3级。会用运动合成与分解的方法分析抛体运动，能将平抛运动分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，解决实际问题。 教材地位：本章是曲线运动的入门章节，上承直线运动规律，下接圆周运动。核心内容包括：曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动、斜抛运动。本章是高中物理运动学的重要转折点。 教学重难点：重点——平抛运动规律、运动的合成与分解方法。难点——斜面平抛问题、速度偏角与位移偏角关系、分运动图像综合。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生学完本章新课，初步掌握平抛运动规律，会分解平抛运动，完成教材课后习题。 现有困惑 斜面平抛问题不会建立几何关系；速度偏角和位移偏角容易混淆；分运动图像综合题不会转化。 差异分析 30%学生能解决斜面平抛综合问题；50%学生基本平抛计算熟练但综合运用弱；20%学生分解思想不牢固。 设计意图 本作业全部改编自人教版必修第二册第五章教材课后习题，共10道题（6道选择+4道计算），采用"5-2-1"分层结构：5道基础题、2道提升题、1道压轴探究题。以"军事演习+体育赛场+实验探究"为情境特色，引导学生经历"运动分解→分运动规律→合运动求解"的完整思维链。 三、作业目标 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 理解曲线运动速度方向、运动合成与分解思想 物理观念 公式运用正确率 能力运用 B 能熟练运用平抛规律解决斜面平抛、斜抛问题 物理观念、科学思维 过程记录、方法选用 思维发展 C 能分析分运动图像综合问题，绘制运动轨迹 科学思维 论证思路、图像转化 情感态度 D 体会抛体运动在军事、体育、航天中的应用 科学态度与责任 答题规范性 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应目标 难度层级 设计意图 参考答案 1 选择 炮口速度分解 A 基础 运动合成与分解 C 2 选择 摩托车跨越壕沟 A、B 基础 平抛临界问题 B 3 选择 数码相机拍平抛 A、D 基础 实验概念辨析 B 4 选择 炸弹垂直击中斜面 B、C 提升 速度偏角辨析 B 5 选择 平抛过两点速度偏角 B、C 提升 速度偏角推导 B 6 选择 分运动图像综合 B、C 基础 分运动性质判断 C 7 计算 滑雪运动员跳台平抛 A、B 基础 斜面平抛 见详解 8 计算 平抛实验数据处理 A、D 基础 实验探究+误差分析 见详解 9 计算 斜抛运动规律 B、C 综合 斜抛分解 见详解 10 计算 平面分运动综合 B、C 探究压轴 分运动合成轨迹 见详解 五、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解 概念准确，分解正确 基本概念清楚 概念混淆分解错 20% 能力运用 方法恰当，计算正确 方法基本正确 方法不当计算错 30% 思维发展 偏角分析透彻 思路基本清楚 思路混乱 30% 情感态度 答题规范，书写工整 态度端正 书写潦草 20% （一）选择题（共6题，每题只有一个正确选项） 1.（基础｜炮口速度分解） 【设计意图】以火炮发射炮弹真实情景，考查运动的合成与分解，区分合速度与分速度，落实曲线运动的分解思想。 陆军演习场，一门榴弹炮正在进行实弹射击训练。炮管与水平方向夹角为37°调整完毕，炮弹从炮口射出的初速度大小v₀=600m/s，不计空气阻力。关于炮弹初速度的分解，下列说法正确的是（ ） A．水平分速度大小为300m/s B．竖直分速度大小为480m/s C．若增大炮管仰角，初速度不变，水平分速度减小 D．若炮管调至水平，竖直分速度保持不变 2.（基础｜摩托车跨越壕沟） 【设计意图】原型为摩托车跨越壕沟平抛模型，更换情景为越野场地测试，考查平抛运动时间由下落高度决定，结合水平匀速直线运动求最小初速度。 越野摩托车锦标赛即将开赛，车手在训练场进行飞跃壕沟专项训练。摩托车在水平路面加速后离开地面做平抛运动，需要跨越前方一道深壕。壕沟水平宽度x=4.8m，摩托车后轮下落竖直高度h=1.8m，不计空气阻力，g=10m/s²。为安全落到壕沟对面，摩托车离开地面的最小初速度约为（ ） A．4m/s B．8m/s C．10m/s D．16m/s 3.（基础｜数码相机拍摄平抛实验） 【设计意图】改编教材数码相机拍摄平抛的实验情景，考查平抛运动时间的决定因素、帧率与帧数估算，易错点：学生容易误以为初速度、质量影响平抛飞行时间。 物理实验室里，一位同学正在做"研究平抛运动"的分组实验。实验桌距地面高度h=1.25m，他用高速相机拍摄小球从桌面水平飞出的过程，相机拍摄帧率25帧每秒。小球从桌面水平飞出，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ） A．小球在空中飞行总时间为0.25s B．空中能够拍到的完整运动画面帧数约12帧 C．增大小球抛出初速度，小球在空中运动时间会变长 D．改变小球质量，小球下落时间发生改变 4.（提升｜炸弹垂直击中斜面） 【设计意图】原型轰炸机投弹垂直击中斜面，考查"速度垂直斜面"的速度偏角关系，区分位移偏角和速度偏角，设置位移比值计算选项，区分易错的3/4与4/3。 空军对地攻击演习中，一架轰炸机保持水平匀速飞行，向下方倾角θ=37°的山坡投弹。炸弹恰好垂直打在斜面上，不计空气阻力。关于炸弹下落过程，下列说法正确的是（ ） A．炸弹水平分运动是匀加速直线运动 B．竖直位移与水平位移比值为2/3 C．竖直位移与水平位移比值为4/3 D．炸弹击中时竖直速度与水平速度比值3/4 5.（提升｜平抛过两点速度偏角） 【设计意图】原型为平抛先后经过两点速度方向分别与水平成30°、60°，考查平抛水平分速度不变、竖直分速度随时间变化，训练速度偏角公式的理解。 科技馆演示实验台上，一个小钢球从桌边水平抛出，在空中划出一道优美的弧线，先后经过空中A、B两个标记点。小球在A点速度方向与水平成30°，B点速度方向与水平成60°，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A．小球在A、B两点水平分速度不相等 B．小球从A运动到B，竖直速度增量等于水平初速度 C．A到B运动时间为√3 v₀/g D．B点竖直分速度大小等于A点竖直分速度的三倍 6.（基础｜分运动图像综合） 【设计意图】原型是x方向v-t图像、y方向y-t图像，把图像条件转化为文字描述，考查分运动判断，会由分运动性质判断合运动、合力方向，区分曲线运动合力与速度不共线的核心条件。 物理兴趣小组在电脑上模拟一个质点在xOy平面内的曲线运动：x方向速度随时间线性增大；y方向位移随时间均匀减小。根据模拟数据，下列说法正确的是（ ） A．质点x方向做匀速直线运动 B．质点y方向做匀变速曲线运动 C．质点所受合外力沿x轴正方向 D．质点的合速度方向与合外力方向始终共线 （二）计算题（共4题，写出必要的受力分析和计算过程） 7.（基础｜滑雪运动员跳台平抛） 【设计意图】原型滑雪运动员跳台平抛落到倾斜斜坡，两小问：第一问基础斜面平抛求时间、初速度；第二问拓展求物体距离斜面最大垂直距离，既覆盖基础又有拓展拔高。 高山滑雪训练基地，一名跳台滑雪运动员从跳台A点水平飞出，在空中滑翔一段后落到倾角30°的斜坡B点。测得A、B沿斜坡距离L=60m，不计空气阻力，g=10m/s²。 （1）求运动员在空中飞行时间和A点水平抛出的初速度大小； （2）求运动员在空中运动过程中，距离斜坡的最大垂直距离。 8.（基础｜平抛实验数据处理） 【设计意图】改编教材平抛探究实验，三小问：第一问辨析平抛时间决定因素；第二问利用实验测量的高度、水平位移计算抛出初速度；第三问误差分析，落实实验探究素养。 某同学在实验室完成"探究平抛运动特点"学生分组实验，小钢球从斜槽末端水平抛出，槽口距离地面高度H=0.8m。他改变小球释放高度，记录多组水平位移x以及对应的竖直下落高度y。 （1）若某次测量小球落地水平位移为x=2.4m，求小球平抛初速度； （2）如果实验时槽口末端略微向上倾斜，简要分析测得初速度与真实初速度相比偏大还是偏小。 9.（综合｜斜抛运动规律） 【设计意图】原型火炮斜抛模型，考查斜抛运动分解为水平匀速、竖直上抛，设问最高点时间、最大高度、同一高度水平射程，训练斜抛的处理方法，巩固运动合成分解。 军事训练靶场，一门迫击炮以初速度v₀=40m/s，与水平方向夹角θ=37°斜向上发射炮弹，不计空气阻力。 （1）求物体运动到最高点的时间，以及最高点距离抛出点竖直高度； （2）求物体从抛出到落回同一高度时的水平射程。 10.（探究压轴｜分运动图像综合） 【设计意图】原型平面分运动图像综合题，三问递进：求某时刻位置和合速度、求特定x对应的时刻和y坐标、绘制平面运动轨迹，训练把两个正交分运动合成平面曲线运动，综合性压轴。 物理仿真实验室中，一个质点在xOy平面内运动，t=0时刻质点位于y轴上(0, 12m)位置。 x方向：初速度为0，做匀加速直线运动，a_x=4m/s²； y方向：做匀速直线运动，速度大小v_y=-6m/s（负号代表沿y轴负方向）。 （1）求t=1.0s时刻质点的位置坐标、合速度大小； （2）求经过多长时间质点到达x=8m处，此时对应的y坐标； （3）定性画出0~2s质点在平面内的运动轨迹草图，标注关键点坐标。 学科网（北京）股份有限公司 $ 《抛体运动》单元作业设计 【应用场景：同步教学·单元复习】 参考答案与评分标准 选择题答案速查：1. C 2. B 3. B 4. B 5. D 6. C 第1题（炮口速度分解） 【答案】C 【解析】v₀=600m/s，仰角37°。 水平分速度：vx = v₀ cos37° = 600×0.8 = 480m/s。A错误。 竖直分速度：vy = v₀ sin37° = 600×0.6 = 360m/s。B错误。 C选项：增大炮管仰角，初速度不变，cosθ减小，水平分速度vx = v₀ cosθ减小。正确。 D选项：炮管调至水平，仰角0°，竖直分速度为0，不是保持不变。错误。 第2题（摩托车跨越壕沟） 【答案】B 【解析】平抛运动，竖直方向：得t = 0.6s。 水平方向匀速：x = v₀ t得v₀ = 8m/s。 即摩托车离开地面的最小初速度约为8m/s，对应选项B。 第3题（数码相机拍摄平抛实验） 【答案】B 【解析】h=1.25m，平抛飞行时间：t = 0.5s。A选项说0.25s，错误。 相机帧率25帧/秒，完整运动画面帧数 = 0.5×25 ≈ 12帧。B选项说约12帧，正确。 C选项：平抛运动时间由下落高度决定，与初速度无关。错误。 D选项：平抛运动时间与小球质量无关。错误。 第4题（炸弹垂直击中斜面） 【答案】B 【解析】炸弹垂直击中斜面，说明速度方向与斜面垂直。 斜面倾角37°，所以速度方向与水平方向夹角为90°-37°=53°。 速度偏角：。 位移偏角：。 即竖直位移与水平位移比值为，对应选项B。 A选项：炸弹水平分运动是匀速直线运动，不是匀加速。错误。 D选项：增大轰炸机飞行速度，炸弹下落时间不变，水平位移增大，不能垂直击中斜面同一位置。错误。 第5题（平抛过两点速度偏角） 【答案】D 【解析】平抛运动水平分速度保持不变，A选项错误。 A点速度偏角30°：vyA = v₀ tan30° = 。 B点速度偏角60°：vyB = v₀ tan60° = v₀。 vyB / vyA = 3。即B点竖直分速度是A点的三倍。D正确。 竖直速度增量Δvy = vyB - vyA = 2v₀/ ≈ 1.15v₀，不等于v₀。B错误。 A到B运动时间：tAB = Δvy/g = 2v₀/(g)，不是 v₀/g。C错误。 第6题（分运动图像综合） 【答案】C 【解析】x方向速度随时间线性增大 → x方向做匀加速直线运动，合加速度沿x方向。A错误。 y方向位移随时间均匀减小 → y方向做匀速直线运动，速度恒定，加速度为0。B错误。 合加速度沿x方向，所以合外力沿x轴正方向。C正确。 曲线运动中，合速度方向与合外力方向不共线（否则做直线运动）。D错误。 计算题详解 第7题（滑雪运动员跳台平抛） 【答案】（1）t= s≈2.45s，v₀=15 m/s≈21.2m/s；（2）最大垂直距离约3.75 m≈6.5m。 【解析】（1）斜面倾角30°，A、B沿斜坡距离L=60m。 竖直下落高度：y = L sin30° = 60×0.5 = 30m。 由y = ½gt²，得飞行时间：t = = ≈ 2.45s。 水平位移：x = L cos30° = 30 m。 水平初速度：v₀ = x/t == 15 ≈ 21.2m/s。 （2）当运动员的速度方向与斜面平行时，距离斜面的垂直距离最大。 此时竖直分速度vy = v₀ tan30° = 5 m/s。 对应时间t' = vy/g= /2 s。 （2）建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系，将运动正交分解： 沿斜面方向：初速度v₀ₓ' = v₀ cos30° = (15 )/2 m/s，加速度aₓ' = g sin30° = 5 m/s²（沿斜面向下）。 垂直斜面方向：初速度v₀ᵧ' = v₀ sin30°= (15 )/2 m/s（垂直斜面向上），加速度aᵧ' = g cos30° = 5 m/s²（垂直斜面向下）。 垂直斜面方向做匀减速直线运动，当速度减为0时，距离斜面最远： d_max = v₀ᵧ'² / (2aᵧ') = 3.75 m ≈ 6.5m。 （2）H=0.8m，飞行时间：t = =6 = 0.4s。 水平初速度：v₀ = x/t = 6m/s。 （3）槽口末端略微向上倾斜时，小球实际做斜抛运动，竖直方向有向上的初速度，实际飞行时间比平抛更长。 但计算时仍按平抛公式t=√(2H/g)计算，所用时间比实际时间短。 由v₀ = x/t可知，t偏小，则测得的v₀偏大。 评分标准：每一问2分，共6分。 第9题（斜抛运动规律） 【答案】（1）t=2.4s，最大高度h=28.8m；（2）水平射程R=153.6m。 【解析】v₀=40m/s，仰角θ=37°。 （1）竖直分速度：vy = v₀ sin37° = 24m/s。 到最高点时间：t = vy/g = 2.4s。 最大高度：h = vy²/(2g) = 28.8m。 （2）水平分速度：vx = v₀ cos37° = 32m/s。 总飞行时间：T = 2t = 4.8s。 水平射程：R = vx T = 153.6m。 评分标准：每一问3分，共6分。 第10题（分运动图像综合压轴） 【答案】（1）位置(2m, 6m)，合速度约7.2m/s；（2）t=2s，此时y=0；（3）轨迹为开口向右的抛物线。 【解析】（1）t=1.0s时： x方向：x = ½ ax t² = 2m。 y方向：y = y₀ + vy t = 6m。 位置坐标：(2m, 6m)。 vx = ax t = 4m/s，vy = -6m/s。 合速度：v = = ≈ 7.2m/s。 （2）当x=8m时：½×4×t² = 8 → 2t² = 8 → t² = 4 → t = 2s。 此时y = 12 - 6×2 = 0。 （3）由x = 2t²，y = 12 - 6t，消去t可得轨迹方程：y = 12 - 6，轨迹为开口向右的抛物线。 关键点坐标：(0, 12m)、(2m, 6m)、(8m, 0)。 评分标准：每一问2分，共6分。 最大垂直距离：dmax = (v₀ sin30°)² / (2g cos30°) = 7.5 m ≈ 13m。 学科网（北京）股份有限公司 $