高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 抛体运动的规律第1课时教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 抛体运动的规律第1课时教学设计，共6页。教案主要包含了教材分析，物理核心素养，教学重点与难点，教学反思等内容，欢迎下载使用。
【教材分析】
平抛运动是本章的重要知识，根据受力情况确定物体的运动规律，包括它的坐标随时间变化的规律，进而解决其他问题，这是一个基本方法。教材是先求水平速度和竖直速度，再用数学知识即勾股定理来求做平抛运动物体的速度(即合速度)的大小和方向。同理求位移也是如此。通过两个位移公式让学生推导平抛运动的轨迹是抛物线。这一节在知识涉及面上比较广，即有平抛运动，又有斜抛运动。通过平抛运动的规律的学习，学生要认真体验物理方法与数学知识之间的关系，学会处理力学问题的一般思路，还要多动手、动脑去领会。
【物理核心素养】
物理观念：树立运动观念，学生能得出抛体运动和平抛运动的概念，理解其条件和运动性质，理解平抛运动是匀变速曲线运动，其加速度为g。
科学思维：通过观察演示实验，培养学生观察、分析能力。学生归纳出平抛运动的特点。
科学探究：通过实验，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。
科学态度与责任：通过平抛运动的实例分析，学生体验物理与生活的紧密联系。
【教学重点与难点】
重点：1.平抛运动、一般抛体运动的特点和规律。
2.用平抛运动规律去解答有关问题。
难点：让学生能根据运动的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。
〖教学准备〗
多媒体课件，平抛运动演示仪等。
〖教学过程〗
一、新课引入
（播放女排视频）看完精彩紧张的中国女排的气排球比赛，在排球比赛中，你是否曾为排球下网 或者出界而感到惋惜？如果运动员沿水平 方向击球，在不计空气阻力的情况下，要使排球既能过网，又不出界，需要考虑哪些因素？如何估算球落地时的速度大小？
上节课我们通过实验探究了平抛运动的特点，本节我们将从理论分析的角度，对抛体运动的规律作进一步分析。
二、新课教学
（一）平抛运动的速度
在研究直线运动时，由合力求岀物体的加速度，判断它是匀速直线还是匀加速直线运动。关于平抛运动，我们仍然可以遵循这样的思路。
问题1：如何建立坐标系？
因为初速度方向是水平的，受力方向是竖直向下的重力，所以以抛出点为原点，以初速度的方向为X轴方向，竖直向下重力的方向为y轴方向，建立平面直角坐标系。
在两个方向上受力分析，求岀物体的分加速度，判断分运动的运动情况。由于物体只受到竖直向下的重力作用，水平方向没有分力。为了更加清晰的呈现，列表。另外在竖直方向受到的是重力Mg，由牛顿第二定律有ma=mg，即a=g，也就是说竖直方向是自由落体运动。
结论：平抛运动是一个匀变速曲线运动。
问题2：物体的速度是怎样的呢？
水平方向物体匀速直线运动，也就是速度始终不变vx=v0。竖直方向物体做自由落体运动，末速度就是gt。根据矢量运算法则，代表速度矢量v和它的两个分矢量vx、vy的三个有向线段正好构成一个矩形的对角线和一对邻边。应用勾股定理，那就有V=，所以。
水平方向做匀速直线运动:vx=v0
即平抛运动的速度： 竖直方向做自由落体运动:vy=gt
合速度：
除了大小还有方向，也就是平抛运动中速度方向与水平方向的夹角。它的正切就是这样的 。
这就是速度偏角的正切了。
课本的例题1
将一个物体以10 m/s的速度从10 m的高度水平抛岀，落地时它的速度方向与水 平地面的夹角θ是多少？不计空气阻力，g取10m/s2。
解题提示：要求两个速度的夹角，那首先要找出两个方向速度的表达式。由前面的分析可知水平方向的分速度是初速度v0 = 10 m/s；在竖直方向做自由落体运动，应用自由落体运动的规律可求vy，最后应用即可。解题时要先把平抛运动分为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来分别考虑。
（二）平抛运动的位移
物体被抛出后，它对于抛出点的位移的大小、方向都在变化。这种情况下我们就要分别研究它在水平和竖直两个方向上的分位移x和y。
问题3：物体的位移是怎样的呢？
水平方向物体匀速直线运动，也就是速度始终不变vx=v0。根据做匀速直线运动物体的位移与时间的关系可知，这个物体的水平分位移与时间的关系是x=v0t。竖直方向物体做自由落体运动，根据自由落体运动的知识可知，做平抛运动的物体的竖宜分位移与时间的关系是。根据矢量运算法则，代表速度矢量l和它的两个分矢量x、y的三个有向线段正好构成一个矩形的对角线和一对邻边。应用勾股定理，那就有l=，即。
水平方向做匀速直线运动:x=v0t
即平抛运动的位移： 竖直方向做自由落体运动:
合位移：
同样位移除了大小还有方向，也就是平抛运动中位移方向与水平方向的夹角。它的正切就是这样的 。
这就是速度偏角的正切。
问题4：平抛运动的轨迹方程是怎么样的呢？
x=v0t
消去时间t得到
这就是平抛运动竖直位移y和水平位移x的关系，它是一个二次函数。根据初中数学知识我们得平抛运动的轨迹是一条抛物线。数学中把二次自个名称就是由抛体运动得来的。
问题5：速度的方向的正切和位移方向的正切有怎么样的关系呢？
关注这两个式子，和发现没这两个式子的计算结果很像，它们恰好是二倍关系，也就是平抛运动的任意时刻速度偏角的正切等于位移偏角正切的两倍，即tanθ=2tana。
这个关系有什么用处呢？我们在图里看一下，速度的反向延长线交于一点，这点就是中点。
课本的例题2
某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以v0=2m/s的速度水平向右匀速飞行，在某时 刻释放一个小球，此时无人机到水平地面的距离力h=20m,空气阻力忽略不计，g取10m/s2。
（1）求小球下落的时间。
（2 ）求小球释放点与落地点之冋的水平距离。
解题提示：观看飞机投弹动图，看到炸弹做平抛运动。它在竖直方向的分运动是自由落体运动，根据自由落体运动的特点可以求出下落的时间，根据匀速直线运动的规律可以求出小球释放点与落地点之间的水平距离。解题时要先把平抛运动分为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来分别考虑。
（三）一般的抛体运动
问题5：抛体运动分为几类？
初速度水平的平抛运动，初速度向上（下）的竖直抛体运动，它是一种一直线运动，以及初速度斜向上（下）的斜抛运动。
如果物体被抛出时的速度v0不沿水平方向（这种情况常称为斜抛），它的受力情况与平抛运动完全相同：在水平方向不受力，加速度是0；在竖直方向只受重力，加速度是g。斜抛运动分为斜上抛与斜下抛。
但是，斜抛运动沿水平方向和竖直方向的初速度与平抛不同。仿照平抛运动的处理方法也能得到描述斜抛物体运动的几个关系式。水平方向分速度v0x=v0csθ,竖直方向分速度v0y=v0sinθ。仿照平抛运动的处理方法也能得到描述斜抛运动的几 个关系式。
课堂练习
如图所示，两个小球，从同一高度沿水平方向抛出，分别落在地面上的A、B两点，则A、B在空中运动的时间： （ ）
A.tAtB
C.tA=tB
D.条件不足，无法判断
解题提示：由，可知空中运动时间由高度决定，它们高度相同所以时间一样。
思考讨论
尝试导出表达图所示斜抛物体运动轨迹的关系式。讨论这个关系式中物理量之间系，看看能够得出哪些结论。
以上讨论都有一个前提，即空气的阻力可以忽略。如果速度不大，例如用手抛出一个石样处理的误差不大。但是物体在空气中运动时，速度越大，阻力也越大，所以，研究炮弹的运不能忽略空气的阻力。根据你的推测，炮弹运动的实际轨迹大致是怎样的？
〖板书设计〗
5.4抛体运动的规律
一、平抛运动的速度
水平方向做匀速直线运动:vx=v0
平抛运动的速度： 竖直方向做自由落体运动:vy=gt
合速度：
夹角。
二、平抛运动的位移
水平方向做匀速直线运动:x=v0t
平抛运动的位移： 竖直方向做自由落体运动:
合位移：
夹角。
推论1.平抛运动的是匀变速曲线运动。
推论2.平抛运动的轨迹是一条抛物线。
推论3.速度与位移的关系：tanθ=2tana。
三、一般的抛体运动
【教学反思】
本节课由于知识点比较多，没有把握好时间。在推论分析过程需要较强的逻辑分析能力，训练学生的思维活动的发散性和创造性，使学生不仅掌握了本节知识，而且发展学生学习科学的思维方法，有助于学生今后的自主学习。
有三个推论，课本里是没有的，但是为了系统的学习本节课的知识，必须把这些内容补充完整。使学生形成完整的知识体系，有助于以后的学习，让学生达到对知识的深层次理解。
斜抛运动，使得课本的 知识更加的深入生活实际。使学生的思维方式得到升华。