高中物理 5.3抛体运动的规律学案 新人教版必修2
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《抛体运动的规律》教案高中物理必修二2021首先,知识、能力、情意三类教学目标的全面落实。
对基础知识的讲解要透彻,分析要细腻,否则直接导致学生的基础知识不扎实,下面是小偏整理的《抛体运动的规律》教案高中物理必修二2021,感谢您的每一次阅读。
《抛体运动的规律》教案高中物理必修二2021教学目标知识与技能1.理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g.2.掌握抛体运动的位置与速度的关系.过程与方法1.掌握平抛运动的特点,能够运用平抛规律解决有关问题.2.通过例题分析再次体会平抛运动的规律.情感、态度与价值观1.有参与实验总结规律的热情,从而能更方便地解决实际问题.2.通过实践,巩固自己所学的知识.教学重难点教学重点分析归纳抛体运动的规律教学难点应用数学知识分析归纳抛体运动的规律.教学过程[新课导入]上一节我们已经通过实验探究出平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律,对平抛运动的特点有了感性认识.这一节我们将从理论上对抛体运动的规律作进一步分析,学习和体会在水平面上应用牛顿定律的方法,并通过应用此方法去分析没有感性认识的抛体运动的规律.[新课教学]一、抛体的位置我们以平抛运动为例来研究抛体运动所共同具有的性质.首先我们来研究初速度为。
的平抛运动的位置随时间变化的规律.用手把小球水平抛出,小球从离开手的瞬间(此时速度为v,方向水平)开始,做平抛运动.我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时.师:在抛出后的运动过程中,小球受力情况如何?生:小球只受重力,重力的方向竖直向下,水平方向不受力.师:那么,小球在水平方向有加速度吗?它将怎样运动?生:小球在水平方向没有加速度,水平方向的分速度将保持v不变,做匀速直线运动.师:我们用函数表示小球的水平坐标随时间变化的规律将如何表示?生:x=vt师:在竖直方向小球有加速度吗?若有,是多大?它做什么运动?它在竖直方向有初速度吗?生:在竖直方向,根据牛顿第二定律,小球在重力作用下产生加速度g.做自由落体运动,而在竖直方向上的初速度为0.师:那根据运动学规律,请大家说出小球在竖直方向的坐标随时间变化的规律.生:y=1/2gt2师:小球的位置能否用它的坐标(x,y)描述?能否确定小球在任意时刻t的位置?生:可以.师:那么,小球的运动就可以看成是水平和竖直两个方向上运动的合成.t时间内小球合位移是多大?生:师:若设s与+x方向(即速度方向)的夹角为θ,如图6.4—1,则其正切值如何求?生:[例1]一架飞机水平匀速飞行.从飞机上海隔ls释放一个铁球,先后释放4个,若不计空气阻力,从地面上观察4个小球()A.在空中任何时刻总是捧成抛物线,它们的落地点是等间距的B.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是不等间距的C.在空中任何时刻总在飞机正下方,排成竖直的直线,它们的落地点是等间距的D.在空中任何时刻总在飞机的正下方,捧成竖直的直线,它们的落地点是不等间距的。
第三节抛体运动的规律三维目标:(一)知识与技能1、理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g。
2、掌握抛体运动的位置与速度的关系。
(二)过程与方法1、掌握平抛运动的特点,能够运用平抛规律解决有关问题。
2、通过例题分析再次体会平抛运动的规律。
(三)情感、态度与价值观1、有参与实验总结规律的热情,从而能更方便的解决实际问题。
2、通过实践,巩固自己所学知识。
教学重点分析归纳抛体运动的规律教学难点应用数学知识分析归纳抛体运动的规律教学方法教师启发、引导,学生归纳分析,讨论、交流学习成果教学工具投影仪等多媒体教学设备教学过程(一)引入新课上节课已经实验探究了平抛运动的特点,本节我们将从理论上对抛体运动的规律进行研究。
(二)进行新课1、抛体的位置教师活动:引导学生阅读教材,独立推导抛体运动的位置坐标。
为了便于研究,推导时考虑以下问题:1、应该沿什么方向建立坐标系?2、应以哪个位置作为坐标原点?学生活动:在练习本上建立平面直角坐标系,推导t时刻小球在水平方向和竖直方向上的位置坐标x、y.为了研究问题的方便,应该沿水平向右和竖直向下建立坐标系,并取小球刚被水平抛出的瞬间作为坐标原点。
教师活动:巡回指导,掌握学生的推导过程。
投影学生的推导过程,引导学生分析、点评。
点评:通过学生推导分析,提高学生分析解决问题的能力。
通过推导,体会成功的喜悦。
为进一步研究轨迹方程做好准备。
教师活动:投影例1,讨论以速度v水平抛出的物体的运动轨迹。
引导学生独立思考,独立寻找求解轨迹的方法。
学生活动:在练习本上建立平面直角坐标系,利用上面推导出的位置坐标x、y的表达式,消去时间t,得到轨迹方程,即x与y的关系式。
点评:培养学生运用数学知识分析解决物理问题的能力。
教师活动:巡回指导,掌握学生的推导过程。
投影学生的推导过程,引导学生分析、点评。
从轨迹方程可以看出,其轨迹为抛物线。
提出问题:如果将物体斜向上或斜向下抛出,物体的运动轨迹是怎样的呢?引导学生阅读教材有关内容,就“说一说”栏目中的问题进行讨论。
3 抛体运动的规律整体设计本节课的主要内容是抛体运动的概念和规律的教学.平时生活中的一些错误的思维定势会影响学生对抛体运动规律的理解.本节课从理论上通过对抛体运动位移和速度规律的分析,引导学生独立利用已有概念探索新知识,培养创造思维和独立学习能力.平抛运动是整个曲线运动知识的重要内容之一.采用的是运动的合成与分解的方法,它是一种研究运动的根本方法,它能将复杂的问题化为简单的问题.其研究方法还是解决"带电粒子在电场中偏转运动〞的重要规律之一.抛体运动(重点是平抛运动)是学生第|一次应用运动的分解和合成的方法分析曲线运动的规律,对掌握研究平抛运动的方法有一定的难度,这种方法在"力的合成与分解〞"运动的合成与分解〞的学习中学生已有根底,并且学生已有直线运动知识准备及牛顿第|一定律、第二定律作为根底,可以接受和深入理解用两个运动的合成的方法讨论平抛运动,实现知识的迁移.在教学中应让学生主动尝试应用这种方法来解决平抛物体运动规律这个新问题.为了让学生能顺利地掌握研究平抛运动的方法,在教师的引导下,通过日常生活中平抛运动的现象与生产、生活的联系,使学生更深入理解运动的规律.平抛运动规律的推导要从牛顿第二定律出发,先分析水平方向受力如何、竖直方向受力如何,再讲水平方向的匀速直线运动、竖直方向的自由落体运动.这是因为在力学里,根据受力确定物体的运动规律,是一个根本方法.这是新教材与过去教材的不同.教学重点1.平抛运动、抛体运动的特点和规律.2.用平抛运动、抛体运动规律去解答有关问题.教学难点1.让学生能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动和斜抛运动的一般规律.2.学习和借鉴本节课的研究方法解决实际问题.课时安排1课时三维目标知识与技能1.会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动.2.知道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具有独立性.3.能应用平抛运动的规律交流讨论并解决实际问题.在得出平抛运动规律的根底上进而分析斜抛运动.分析斜抛运动不在具体规律,而在方法.过程与方法1.学生能通过对生活事例的分析得出平抛运动的定义.2.体会平抛运动规律的探究过程,体会运动的合成和分解在探究平抛运动规律中的应用.3.平抛运动的研究方法- -可以用两个简单的直线运动来等效替代.利用的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学等效代换的思想.4.掌握平抛运动的研究方法的根底上自主探究斜抛运动.情感态度与价值观1.培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神.2.培养学生将所学知识应用于实践的意识和勇气,主动探究实现知识迁移.课前准备自制多媒体课件、小球教学过程导入新课故事导入1992年11月15日是柯受良永生难忘的日子,这一天他创下了飞跃长城的壮举,此次飞越的距离虽仅有30米,但地势险要,落点前面是悬崖峭壁,稍不慎就会撞得粉身碎骨,因此不少人说,这是在"赌命〞.但见他面带笑容和自信,骑着摩托车以每小时100码的速度冲上斜坡,然后再加速,突然,天空中划出一道弧线,摩托车就重重地落在接应台上,整个过程不到10秒钟,在场的观众看着这一惊险场面,无不目瞪口呆.就是在祖国母亲的博大怀抱中,柯受良成为世|界上第|一个飞越长城的人,这是他人生辉煌的一个转折点.1997年,香港回归前夕,柯受良驾驶跑车成功飞越了黄河天堑壶口瀑布,长度达55米.飞越当天刮着大风,第|一次飞越没有成功,但第二次成功了,其中有过很多危险的动作,但他都平安度过了,因此获得了"亚洲第|一飞人〞的称号.情景导入1.沿多个角度将粉笔抛出.2.沿多个角度将纸片抛出.粉笔和纸片都是抛体运动吗?什么是抛体运动?以一定的初速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体所做的运动叫做抛体运动.今天我们用运动分解的观点来分析抛体运动.3.将小球从讲桌推向桌边,小球离开讲桌做的运动是平抛运动.那么,什么是平抛运动呢? 平抛运动有什么规律呢?复习导入1.复习物体做直线运动的条件和做曲线运动的条件.2.复习运动的合成和分解的方法,并理解分运动与合运动的等时性和各分运动的独立性,指出这种方法在解决复杂运动问题时的作用.3.复习如何用坐标描述做一维运动和二维运动的物体的位置和速度.4.复习匀变速直线运动规律的数学表达式.推进新课演示:将粉笔以与水平方向各种夹角抛出,说明:在空气阻力可以忽略的情况下,粉笔都在做抛体运动.引导学生分析得出:将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动叫做平抛运动.物体做平抛运动有两个条件:①有水平初速度;②运动过程中只受重力.请同学们想一想,平时生活中你见过平抛运动吗?举例说明.研究物体的运动规律就是要确定物体在任一时刻的位置和速度.一、抛体的位置首||先,研究初速度为v0的平抛运动的位置随时间变化的规律.教师设疑:还能像描述匀变速直线运动那样,用一维坐标来描述平抛物体的运动位置吗?不能,由于抛体运动是曲线运动,至||少要用二维坐标才能描述平抛物体的运动.演示:贴近黑板,在黑板的平面上,用手把小球水平抛出,用粉笔记下小球离开手的位置,描出轨迹.我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y 轴的方向 ,建立坐标系 ,并从这一瞬间开始计时.用牛顿第二定律的观点分析水平方向、竖直方向的力和运动的特征.问题1:竖直方向受什么力 ,有没有加速度 ,有没有初速度 ?水平方向受什么力 ,有没有加速度 ,有没有初速度 ?问题2:是否可以把平抛运动看成是水平方向和竖直方向上两个运动的合成,这两个方向上的运动各有什么特点呢 ?结论1:因抛出时 ,物体只受重力的作用 ,竖直方向有大小为g 的加速度 ,没有初速度;不受水平方向的力 ,所以 ,小球在水平方向没有加速度 ,水平方向保持初速度v 0不变.2:平抛运动可以看作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,并且两个分运动与平抛运动具有等时性.平抛运动物体在任意时刻t 的位置:x =v 0t(1)y =21gt 2(2) 平抛运动物体在任意时刻t 的位移:s =222022)21()(gt t v y x OP +=+=. 二、抛体的轨迹例1 讨论以速度v 0水平抛出的物体的运动轨迹.分析:在初中数学中已经学过 ,直角坐标系中的一条曲线可以用包含x 、y 的关系式来代表.平抛运动的轨迹能否用包含x 、y 的关系式来代表呢 ?解答:将 (1 ) (2 )两式消去时间t 得到轨迹方程y =2202x v g 上式为抛物线方程 , "抛物线〞的名称就是从物理来的.课堂训练(1)在距地面高为h =20 m 处 ,有两个物体A 、B ,在A 以v 0 =20 m/s 平抛的同时 ,B 物体做自由落体运动 ,问谁先落地 ( )A.A 先落地B.B 先落地C.同时落在(2)某人从一列在平直铁轨上匀速行驶的列车上 ,将一物体自由地释放于窗台外 ,在不计空气阻力的情况下 ,那么本人看到该物体的运动轨迹是 ( )(3)在上题中 ,假设有一个人站在地面上静止不动 ,那么看到该物体的运动轨迹是 ( )参考答案:(1) C (2)A (3)C自主探究如果物体抛出时的速度v 0不沿水平方向 ,而是斜向上方或斜向下方且仅受重力 ,这样的斜抛运动怎么分析 ?知识拓展斜抛运动的位置问题:1.斜抛运动的物体仅受重力 ,水平方向的速度变化吗 ?如果水平速度不变 ,应该有多大 ?2.斜抛运动与平抛运动在竖直方向上相比 ,有什么相同和不同 ?结论:1.水平方向做速度为v x = v 0cos θ的匀速直线运动.2.竖直方向做初速度为v y =v 0sin θ竖直上抛运动或竖直下抛运动.斜上抛运动: x =v x t =v 0cos θ·t y =v 0sin θ·t -21gt 2 斜下抛运动:x =v x t = v 0cos θ·t y =v 0sin θ·t +21gt 2 三、抛体的速度要求学生画出在平面坐标中平抛运动的轨迹和速度的方向 ,同样道理 ,先把平抛运动分解 ,确定两个分运动在某时刻的速度 ,再将两个分速度合成 ,就是平抛运动的速度. 水平速度:v x =v 0竖直速度:v y =gt平抛运动的速度:v t 的大小v t =gh v v v y x 22022+=+.例2 一个物体以10 m/s 的速度从10 m 的高度水平抛出 ,落地时速度的方向与地面的夹角θ是多少 (不计空气阻力 )?分析:物体在水平方向不受力 ,所以加速度为0 ,速度总等于初速度v 0 =10 m/s ;在竖直方向的加速度为g ,初速度为0 ,可以用匀变速运动的规律.解答:落地时 ,物体在水平方向的速度v x =v 0 =10 m/s.落地时竖直方向的速度记为v y ,在竖直方向遵循匀变速运动的规律 ,有2yv =2gh ,由此解出v y =14.1 m/s tan θ =v y /v x =1.41,θ =55°课堂训练1.平抛运动物体的飞行时间由什么量决定 ?写出表达式.2.平抛运动物体的水平飞行距离由什么量决定 ?写出表达式.3.平抛运动物体的落地速度由什么量决定 ?写出表达式.参考答案:1.飞行时间由高度决定 ,表达式为:t =gh 2. 2.飞行水平距离由高度和初速度决定,表达式:x =v 0g h 2. 3.落地速度由初速度和高度决定,表达式:v =gh v 220+.课堂小结本节课主要内容包括:1.抛体运动和平抛运动的概念:用一定的初速度沿水平方向抛出 ,不考虑空气阻力 ,物体只在重力作用下所做的运动叫做平抛运动;2. 平抛运动可以看作水平的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动.并且两个分运动与平抛运动具有等时性;3.初速度为v 0的平抛运动的位置随时间变化的规律x =v 0t ,y =gt 2/2;4.初速度为v 0的平抛运动的速度随时间变化的规律v x =v 0、v y =gt.本节课不仅是知识的学习 ,更为重要的是在已有的知识根底上实现知识的迁移 ,灵活运用运动合成和分解的科学思维方法 ,将曲线运动化为直线运动 ,使复杂问题简单化.布置作业教材 "问题与练习〞第1、2题板书设计3.抛体运动的规律一、抛体的位置任意一点的位置P(x,y) ,其中x =vt y =221gt 任意时刻的位移:s =22222)21()(gt vt y x +=+ 方向tan α =vgt vt gt x y 2212== 二、抛体的轨迹y =2202x v g 三、抛体的速度任意时刻的速度由v x =v 0,v y =gt 得v t =gh v 220+四、斜抛的运动规律(斜上抛、斜下抛、斜上抛和斜下抛):处理方法:运动的合成与分解活动与探究课题:平抛运动的特点内容:自制一个能自动喷出墨水的注射器代替小钢球 ,让注射器做平抛运动的同时自动喷出墨水 ,在坐标纸上就记录下注射器的运动轨迹.具体做法:用一次性注射器 (优点是针头在正中 ,且不易摔碎 ).在活塞尾端和管套端用橡皮筋拴上,其松紧程度可调整,使抽入水后在橡皮筋的弹力作用下能自动喷出较强的水流即可.为了防止针管在轨道上滑动,可在针管外贴一周橡皮膏(或套上一适当的胶套). 习题详解1.解答: (1 )摩托车能越过壕沟.摩托车做平抛运动 ,在竖直方向位移为y =1.5 m =221gt 经历时间t =8.932=g y s =0.55 s 在水平方向位移x =vt =40×0.55 m =22 m >20 m所以摩托车能越过壕沟.一般情况下 ,摩托车在空中飞行时 ,总是前轮高于后轮 ,在着地时 ,后轮先着地.说明:此题的目的是让学生学会使用平抛物体的运动规律来解决实际问题.(2 )摩托车落地时在竖直方向的速度为v y =gt =9.8×0.55 m/s =5.39 m/s摩托车落地时在水平方向的速度为v x =v =40 m/s摩托车落地时的速度v =222239.540+=+y x v v m/s =40.36 m/s摩托车落地时的速度与竖直方向的夹角为θ ,tan θ =v x /v y =40/5.39 =7.42.2.解答:该车已经超速.零件做平抛运动 ,在竖直方向位移为y =2.45 m =221gt 经历时间t =8.99.42=g y s =0.71 s 在水平方向位移x =vt =13.3 m零件做平抛运动的初速度为.71 m/s =18.7 m/s =67.4 km/h >60 km/h所以该车已经超速.3.解答: (1 )让小球从斜面上某一位置A 无初速释放;测量小球在地面上的落点P 与桌子边沿的水平距离x ;测量小球在地面上的落点P 与小球静止在水平桌面上时球心的竖直距离y.小球离开桌面的初速度为v =yg x 2. (2 )测量钢球在斜面上开始滚下的位置相对桌面的高度h ,钢球开始的重力势能为mgh ,如认为滚到桌面的动能为221mv ,由机械能守恒定律mgh =221mv ,所以钢球速度v 2 =gh 2.比照这两个速度发现v 1<v 2 ,这是因为钢球滚到桌面时的动能除有向前运动的动能外 ,还有转动的动能 ,钢球的重力势能有一局部转化成钢球转动的动能 ,不计算这局部动能而认为221mv =mgh 使v 2值偏大.说明:此题讨论钢球从桌面滚下按机械能守恒定律求速度v 2造成的误差大 ,只要求学生联系实际知道这是因为没有考虑钢球的转动动能造成的 ,教学中不需要进一步讨论.下面列举我们对此题所做的实验和数据作参考.实验仪器:平抛实验器.小球参数:钢球直径17.486 mm (用千分尺测量);钢球质量21.8 g. 实验方法:①描绘平抛曲线,用平抛曲线求出小球水平抛出的初速度v =1.10 m/s -1.14 m/s.②将斜槽轨道从平抛实验器上拆下,用铁架台夹持,调节出口水平,在小球水平出口B处安装光电门,测量小球在水平出口B处的挡光时间t.用千分尺或游标卡尺测出小球的直径D ,算出小球的平均速度作为B位置的瞬时速度v =1.10 m/s.以上两种方法的测量数据根本一致.③测出小球从位置A到水平位置的竖直高度h =10.4 cm ,用机械能守恒定律计算出小球在B 位置的速度为v =1.43 m/s.数据分析:从平抛曲线测量的速度与光电门测量的速度,两者根本一致,可以作为速度的准确值.与用机械能守恒定律计算的速度值误差约为29%.小球重力势能E p=22.2×10-3J ,平动动能E k1=13.4×10-3J ,可知小球转动动能E k2 =8.79×10-3 J.转动动能约占总能量的%.设计点评本节课教学设计注重学生知识的形成过程和对知识的真正理解,教学过程中注重启发学生思维活动的主动性和创造性.使学生不仅掌握了本节知识,而且开展学生学习科学的思维方法,有助于学生今后的自主学习.首||先,有意识地让学生在已有知识的根底上顺利进行新知识的同化.复习了物体做曲线运动的条件、用二维坐标描述物体在平面上的曲线运动、匀变速直线运动规律的数学表达式和合成与分解的方法及应用它解决复杂问题的意义;其次,关注学生知识的形成过程,让学生到达对知识的深层次理解,而不仅仅是结论的记忆.先讨论在研究平抛运动时为什么要分解,接着从理论上探究为什么平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,再将分运动合成为平抛运动,认识平抛运动的特点、规律;最||后,通过领会平抛运动的分析方法,继续运用这一方法深入探究斜抛运动,使学生的思维方式得到升华.。
抛体运动的规律一.教学目标1.知识与技能:(1)知道抛体运动的受力特点。
(2)能把数学知识与实验结论结合起来总结平抛运动的规律,并能应用于斜抛运动,掌握处理抛体运动的方法。
(3)了解斜抛运动。
2.过程与方法(1)在对平抛运动特点的感性认识基础上上升到理性思维,使学生体会并理解在平面上应用牛顿定律的方法。
(2)进一步认识和掌握利用数学知识解决物理问题的方法。
3.情感.态度与价值观(1)体会利用数学知识表达物理规律的和谐与美,养成良好的思维习惯。
(2)领略抛体的对称与美,培养学生对科学的好奇心与求知欲。
(3)通过用学到的方法解决没有感性认识的斜抛运动,使学生获得成功的体验,增强学生学习与探究的欲望。
二.设计思路前面一节是运用实验探究了平抛运动的特点,有了感性认识,本节的学习可以看作是由感性认识到理性思维的升华过程;引导学生从一维情景转向二维情景,体会并理解在二维情景下应用牛顿定律的方法。
本节内容由于通过实验进行研究的可操作性较差,所以我借助课件来展示抛体运动,然后引导学生通过在水平和竖直两个方向的受力分析平抛运动的物体在两个方向的运动性质,发现问题,想办法解决问题。
然后运用学到的知识解决几个实际问题,使学生获得成功的体验。
本课教学设计过程为:三.教学重点.难点对运动的独立性的理解 2.对抛体运动规律的具体应用四.教学资源多媒体课件五.教学设计提出问题:如何求出该时刻小球的横坐标x和纵坐标引导学生利用上节课的结论分析小球的水平位移和竖直位移,提出问题:如何求出t时刻平抛物体的速度?例3.一驾飞机水平匀速飞行,从本节课在上节课实验探究的基础上进一步探究抛体运动的规律,在教学过程中努力体现新课程理念,教师从激发学生学习兴趣出发,考虑了学科间的结合,充分利用现代教育技术手段,精心设计物理情景和问题,让学生担任课堂的主角,重在让学生“体验过程,感悟方法”,课后习题又以生活事例,生活现象为主,让学生充分体会到学以致用的效果,极大的激发学生的潜力,教师在教学过程中真正起到了领路人的作用,每提出一个问题先让学生思考讨论,通过学生的回答,暴露学生思维上存在的问题,适时点拨启发,运用课件形象地展示抛体运动中各物理量的动态变化过程,消除思维障碍,帮助学生正确理解物理概念和规律,帮助学生运用所学知识解决实际问题。
5.3 抛体运动的规律教学目标1.知识与技能(1)了解抛体运动的概念(2)能够写出抛体运动在直角坐标系中的分位移方程,进而求出轨迹方程(3)能写出抛体运动的分速度方程,并进行简单应用2.过程与方法(1)根据水平和竖直运动的独立性推导抛体运动的分运动规律(2)掌握平抛运动的规律并进行简单应用3.态度、情感、价值观熟悉科学探究(理论探究)的一般程序,强化探究意识教学重点1探究平抛运动规律的方法2抛运动的基本规律教学难点探究平抛运动规律的思路教学方法实验研究法,对比分析法,理论探究教学过程直接引入课题:今天我们研究具体的曲线运动-----抛体运动的基本规律。
新课教学:一.抛体运动:以一定速度将物体抛出,物体只在重力作用下的运动。
分为:竖直上抛、竖直下抛、平抛、斜抛我们先来研究平抛运动的规律。
二.抛体的位置(坐标)根据运动的独立性:水平方向:0x a = ---→ 匀速直线运动 ---→ 0x v t = (1) 竖直方向:00,y v a g == ---→ 自由落体运动 ---→ 212y gt = (2) 我们观察到平抛运动的轨迹是曲线,但这种曲线的具体数学特征是什么?通过什么方法可以得到结论?写出轨迹方程(坐标关系)!将以上(1)式代入(2)式,消去t 可得:这正是二次函数方程,平抛运动的轨迹是一条抛物线!三.抛体的轨迹:抛物线平抛运动的抛物线方程:2202g y x v =(以抛出点为坐标原点建立正交系) 学生探究:斜抛运动的轨迹(已知0,,v g θ)过程:水平方向为匀速运动:0cos x v t θ=⋅竖直方向为竖直上抛:201sin 2y v t gt θ=⋅-由以上两式消去t 得到:显然为过原点的抛物线方程。
思考:能否根据运动学知识求出对称轴方程、顶点坐标?与方程的特征进行对照,看是否吻合。
我们已经得到了抛体的位置、轨迹方程的求法,再来看看速度关系。
四.抛体的速度对平抛运动:0x v v = y v gt =合速度:v ==学生练习:斜抛运动的速度怎么表达?分速度:0cos x v v θ= 0sin y v v gt θ=-合速度:v === 显然,当02sin v t gθ=时,max 0cos v v v θ==,物体速度沿水平方向。
5.3 抛体运动的规律教学目标1.知识与技能(1)了解抛体运动的概念(2)能够写出抛体运动在直角坐标系中的分位移方程,进而求出轨迹方程(3)能写出抛体运动的分速度方程,并进行简单应用2.过程与方法(1)根据水平和竖直运动的独立性推导抛体运动的分运动规律(2)掌握平抛运动的规律并进行简单应用3.态度、情感、价值观熟悉科学探究(理论探究)的一般程序,强化探究意识教学重点1探究平抛运动规律的方法2抛运动的基本规律教学难点探究平抛运动规律的思路教学方法实验研究法,对比分析法,理论探究教学过程直接引入课题:今天我们研究具体的曲线运动-----抛体运动的基本规律。
新课教学:一.抛体运动:以一定速度将物体抛出,物体只在重力作用下的运动。
分为:竖直上抛、竖直下抛、平抛、斜抛我们先来研究平抛运动的规律。
二.抛体的位置(坐标)根据运动的独立性:水平方向:0x a = ---→ 匀速直线运动 ---→ 0x v t = (1)竖直方向:00,y v a g == ---→ 自由落体运动 ---→ 212y gt = (2) 我们观察到平抛运动的轨迹是曲线,但这种曲线的具体数学特征是什么?通过什么方法可以得到结论?写出轨迹方程(坐标关系)!将以上(1)式代入(2)式,消去t 可得:这正是二次函数方程,平抛运动的轨迹是一条抛物线!三.抛体的轨迹:抛物线平抛运动的抛物线方程:2202g y x v =(以抛出点为坐标原点建立正交系) 学生探究:斜抛运动的轨迹(已知0,,v g θ)过程:水平方向为匀速运动:0cos x v t θ=⋅竖直方向为竖直上抛:201sin 2y v t gt θ=⋅-由以上两式消去t 得到:显然为过原点的抛物线方程。
思考:能否根据运动学知识求出对称轴方程、顶点坐标?与方程的特征进行对照,看是否吻合。
我们已经得到了抛体的位置、轨迹方程的求法,再来看看速度关系。
四.抛体的速度对平抛运动:0x v v = y v gt =合速度:v ==学生练习:斜抛运动的速度怎么表达?分速度:0cos x v v θ= 0sin y v v gt θ=-合速度:v === 显然,当02sin v t gθ=时,max 0cos v v v θ==,物体速度沿水平方向。
5.3抛体运动的规律【教学目标】 知识与技能1、知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。
2、知道平抛运动的特点。
3、理解平抛运动的基本规律。
过程与方法通过平抛运动的研究方法的学习,使学生能够综合运用已学知识,来探究新问题的研究方法。
情感态度与价值观通过平抛的理论推证和实验证明,渗透实践是检验真理的标准。
【教学重点】1、平抛运动的特点和规律2、学习和借借鉴本节课的研究方法 【教学难点】 平抛运动的规律 【教学课时】 2课时 【探究学习】一、平抛运动: 二、受力特点: ;加速度为:______________. 三、运动规律1、水平方向: ;公式为:____________2、竖直方向: ;公式为:____________(1)竖直方向上在连续相等时间内通过的位移之比为:___________________________(2)竖直方向上在相邻且相等的时间T 内通过的位移之差=_____________。
3、瞬时速度: V=______________ 4、V 与V 0的夹角:tg =______________5、总位移:S= =6、物体运动到某一位置(X0、Y0)时的速度的反向延长线与X轴交点的坐标值为:_______________________________7、物体运动到某一位置时,速度偏转角的正切值与此刻位移和X轴之间夹角正切值的比值为:___________________注意:已知V0、V y、V、x、y、S、 、t八个物理量中任意的两个,可以求出其它六个。
8、平抛运动是一种曲线运动。
【课堂实录】引入新课1992年11月15日香港的“中国特技王”柯受良驾车飞越金山岭长城。
(左图)1997年,香港回归前夕,柯受良驾跑车成功飞越了黄河天堑壶口瀑布,宽度达55米,获得了“亚洲第一飞人”的称号。
(右图)新课讲解(一)用投影片出示本节课的学习目标知识与技能1、知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。
第三节、抛体运动规律(较低要求)设计思想:本节研究的是抛体运动。
从排球比赛的录象资料引入,让学生通过观察、试探、讨论、抽象出抛体运动、平抛运动概念。
应用运动的分解与合成和牛顿定律分析平抛运动的规律。
教学进程注意引导学生自主学习分析平抛运动的位置、速度、推导平抛运动的轨迹方程等,注重学生的合作、交流。
一路解决平抛运动的实际问题。
本节研究的重点是平抛运动的规律,难点是飞行速度(包括大小、方向)、落地时刻和水平射程,通过课堂讨论,对如何使平抛的物体飞行时刻变长?如何提高落地速度的大小?有什么办法能够提高平抛运动的水平射程?等问题采用理论分析、实验验证予以解决。
使学生学会物理学的大体研究方式。
利用数码相机对课后“做一做”实验进行拍照,取得频闪照片,进一步分析有助学生对运动的独立性和等时性的理解。
在实践活动中指导学生查找资料明白实际抛体运动(弹道)与无空气阻力下抛体运动的不同,了解抛体运动在军事、交通等方面的应用,并尝试做出解释。
作业1,为平抛运动规律在实际生活中的具体应用。
作业2,为平抛运动规律在热点问题——交通事故中的应用。
作业3为平抛运动的实验做好铺垫。
一、教学目标:(一)知识与技术1.明白什么是抛体运动,明白抛体运动的条件及相应控制方式。
二、理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g。
3、理解平抛运动的规律,明白其轨迹是抛物线。
4、会应用运动合成份解分析平抛运动。
(二)进程与方式一、通过观察、实验、观看视频资料抽象出抛体运动及平抛运动概念。
二、学会成立坐标系,应用运动合成、分解和牛顿第二定律肯定平抛运动物体位置、速度。
运用数学方式取得平抛轨迹方程。
体会数学工具在解决物理学中的重要作用。
3、通过具体例题分析及拓展问题讨论再次深刻理解平抛运动的规律。
(三)情感、态度与价值观一、培育学生擅长分析生活中的物理现象,勤于试探与观察的适应。
二、通过应用规律解决问题,培育学生主动与他人合作、交流的能力。
3、了解与抛体运动相关的实际问题(交通、军事等),增强责任意识。
4.抛体运动的规律【课标解读】1.理解平抛运动、抛体运动的特点和规律。
2.让学生能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动和斜抛运动的一般规律。
3.能用平抛运动的规律解决实际问题,在得出平抛运动规律的基础上进而分析斜抛运动。
【核心素养】物理观念:用“演绎推理”的方法生成平抛运动的规律,使学生亲历物理观念建立的过程。
科学思维:利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透“化曲为直”“化繁为简”“等效替换”等重要的物理思想。
科学探究:通过实例分析再次体会平抛运动的规律。
科学态度与责任:通过对平抛运动的规律的建立,增强学生学习物理的兴趣,感受学习成功的快乐。
一 平抛运动的速度1.平抛运动的特点:平抛运动可以看作是水平方向的□01匀速直线运动和竖直方向的□02自由落体运动的合运动。
2.平抛运动的速度(1)水平方向:v x =□03v 0。
(2)竖直方向:v y =□04gt 。
(3)合速度⎩⎨⎧大小:v = v 2x +v 2y =□05v 20+g 2t 2方向:tan θ=v y v x=□06gtv二 平抛运动的位移与轨迹 1.平抛运动的位移(1)水平方向:x =□01v 0t 。
(2)竖直方向:y =□0212gt 2。
(3)合位移⎩⎨⎧大小:s =□03x 2+y 2方向:tan α=y x =□04gt2v 0(α是s 与水平方向的夹角)2.平抛运动的轨迹:由x =v 0t ,y =12gt 2,得y =□05g 2v 20x 2,所以平抛运动的轨迹是一条□06抛物线。
三 一般的抛体运动1.定义:如果物体被抛出时的速度v 0不沿水平方向,而是斜向□01上方或斜向□02下方,且只受□03重力的作用,这样的抛体运动称为斜抛运动。
2.性质由于做斜抛运动的物体只受重力,且初速度与合力不在同一直线上,故斜抛运动是□04匀变速曲线运动。
斜抛运动可以看成是水平方向的□05匀速直线运动和竖直方向的□06竖直上抛或□07竖直下抛运动的合运动。
5.3 实验:探究平抛运动的特点基础知识梳理一、抛体运动和平抛运动1.抛体运动:以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受作用的运动.2.平抛运动:初速度沿方向的抛体运动.3.平抛运动的特点:(1)初速度沿水平方向;(2)只受作用.二、实验:探究平抛运动的特点【实验思路】(1)基本思路:根据运动的分解,把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的运动,分别研究物体在这两个方向的运动特点.(2)平抛运动的分解:可以尝试将平抛运动分解为方向的分运动和方向的分运动.【进行实验】方案一:频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或视频录制),获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示);(2)以抛出点为原点,建立直角坐标系;(3)通过频闪照片描出物体经过时间间隔所到达的位置;(4)测量出经过T,2T,3T,…时间内小球做平抛运动的位移和位移,并填入表格;(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.方案二:分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点图2(1)如图2所示,用小锤击打弹性金属片后,A球做运动;同时B球被释放,做运动.观察两球的运动轨迹,听它们落地的声音.(2)改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,即改变A球的初速度,发现两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向的分运动为运动.步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点1.装置和实验(1)如图所示,安装实验装置,使斜槽M末端水平,使固定的背板竖直,并将一张白纸和复写纸固定在背板上,N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动,使小球的轨迹与背板.钢球落到倾斜的挡板N上,挤压复写纸,在白纸上留下印迹.(3) 调节挡板N,进行多次实验,每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,在白纸上记录钢球所经过的多个位置.(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.(5)取下纸,用平滑的曲线把这些印迹连接起来,得到钢球做平抛运动的轨迹.(6)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,测量这些点之间的水平位移,确定水平方向分运动特点.(7)结论:平抛运动在相等时间内水平方向相等,平抛运动水平方向为运动.2.注意事项:(1)实验中必须调整斜槽末端的(将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端水平).(2)背板必须处于,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次必须从斜槽上由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时钢球球心在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的一直到达为宜.【参考答案】重力水平重力直线水平竖直平抛自由落体自由落体平行上下坐标 相等 位移 匀速直线 切线水平 竖直面内 同一位置 左上角 右下角考点一:平抛运动概念、性质、条件、特征【例1】2022年2月15日,北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛中,中国选手苏翊鸣夺得冠军。
1
高中物理 5.3抛体运动的规律学案 新人教版必修2
班级 姓名 学号
一、学习目标
1.平抛运动、抛体运动的特点和规律.
思考题1:什么是平抛运动?它有什么特点?
2.用平抛运动、抛体运动规律去解答有关问题.
思考题2:平抛运动为什么可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动?
二、问题与例题
演示:将粉笔与水平方向各种夹角抛出,说明:在空气阻力可以忽略的情况下,粉笔都在做抛体运动.引导学生分析得出:将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动叫做平抛运动.物体做平抛运动有两个条件:
①有水平初速度;
②运动过程中只受重力.
问题1:请同学们想一想,平时生活中你见过平抛运动吗?举例说明.
演示:贴近黑板,在黑板的平面上,用手把小球水平抛出,用粉笔记下小球离开手的位置,描出轨迹.我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为2轴的方向,竖直向下的方向为y 轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时.用牛顿第二定律的观点分析水平方向、竖直方向的力和运动的特征.
问题2:竖直方向受什么力,有没有加速度,有没有初速度?水平方向受什么力,有没有 加速度,有没有初速度?
问题3:是否可以把平抛运动看成是水平方向和竖直方向上两个运动的合成,这两个方向上的运动各有什么特点呢?
例题1:在距地面高为h=20m处,有两个物体A,B ,在A 以0v =20 m /s 平抛的同时,B 物体做自由落体运动,问谁先落地?
例题2:一个物体以lo m /s 的速度从lo m 的高度水平抛出,落地时速度的方向与地面的 夹角是多少(不计空气阻力)?
分析:物体在水平方向不受力,所以加速度为0,速度总等于初速度u 。
=10m /s ;在竖直方向的加速度为g ,初速度为0,可以用匀变速运动的规律.
解答:落地时,物体在水平方向的速度x o v v =lO m /s ./落地时竖直方向的速度记为,在竖直方向遵循匀变速运动的规律,有,由此解出y v =l4.1 m/s
问题4:斜抛运动的物体水平方向和竖直方向的速度各怎样变化?
三、目标检测
1、如图甲和乙所示,在探究平抛运动的
实验中,甲图中A 、B 两球同时落地,说明: __________________。
某同学设计了如图乙的实验:将两个质量相
2 等的小钢球1和2,从斜面的同一高度由静止同
时释放,下面的滑道与光滑水平板光滑吻合,则
他将观察到的现象是 __,
这说明 ______。
配餐作业
从下列三组题中任意选择两组题完成,建议选择AB 或BC
A 组题
1、关于平抛运动,下列说法正确的是 ( )
A 、平抛运动是非匀变速运动
B 、平抛运动是匀速运动
C 、平抛运动是匀变速曲线运动
D 、平抛运动的物体落地时速度方向一定是竖直向下的
2、做平抛运动的物体,在水平方向通过的最大距离取决于( )
A 、物体的高度和所受重力
B 、物体的高度和初速度
C 、物体所受的重力和初速度
D 、物体所受的重力、高度和初速度
B 组题
1、如图所示,在同一竖直面内,小球a 、b 从高度不同的两点,分别以初速度v a 和v b 沿水平方向抛出,经过时间t a 和t b 后落到与两抛出点水平距离相等的P 点.若不计空气阻力,下列关系式正确的是 ( ) A .b a t t >,b a v v < B .b a t t >,b a v v > C .b a t t <,b a v v < D .b a t t <,b a v v >
2、平抛物体的运动规律可以概括为两点:(1)水平方向做匀速运动;(2) 竖直方向 做自由落体运动.为了研究平抛物体的运动,可做下面的实验:如图
2所示,用小锤打击弹性金属片,A 球就水平飞出,同时B 球被松开做
自由落体运动,两球同时落到地面.这个实验( )
A 、只能说明上述规律中的第(1)条
B 、只能说明上述规律中的第(2)条
C 、不能说明上述规律中的任何一条
D 、能同时说明上述两条规律
3、一个物体以初速度V 0水平抛出,经过时间t 时其竖直方向的位移大小与水平方向的位移大小相等,那么t 为( )
A 、g V 0
B 、g V 02
C 、g
V 20 D 、g V 02 C 组题
1、做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是( )
A 、大小相等,方向相同
B 、大小不等,方向不同
C 、大小相等,方向不同
D 、大小不等,方向相同
2、如图所示,长度为L=1.0m 的绳,栓着一质量m=1kg 小球在竖直面内做圆周运动,小球半径不计,已知绳子能够承受的最大张力为74N ,圆心离地面高度H=6m ,运动过程中绳子始终处于绷紧状态,
求:(1)分析绳子在何处最易断,求出绳子断时小球的线速度
(2)绳子断后小球平抛运动的时间及落地点与抛出点的水平距离
P。