高一下學期物理 52

1、阿爾山市一中高一年級物理學科導學案 主備人劉波課時2時間3.2課題 5.2 平拋運動學習目標1.知識與技能： （1）研究并認識平拋運動是一種勻變速曲線運動和做平拋運動的條件。 （2）理解平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的兩個分運動。 （3）掌握平拋運動分解方法，推導平拋運動規(guī)律并會運用平拋運動規(guī)律解答相關問題。 2.過程與方法： （1）觀察演示實驗，得出平拋運動的特點。培養(yǎng)學生觀察，分析能力。 （2）利用已掌握的直線運動規(guī)律來研究復雜的曲線運動，滲透物理學中"化繁為簡"的等效替代的方法。 3.情感態(tài)度價值觀： （1）培養(yǎng)學生仔細觀察、認真思考

2、、積極參與、勇于探索的精神。 （2）培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的科學作風。 重點平拋運動的特點和規(guī)律難點平拋運動的規(guī)律導學設計（一）新課導入前面我們學習了曲線運動的相關知識以及研究曲線運動基本方法運動的合成與分解，在學習新課之前我們先來回顧一下。做曲線運動的物體其速度方向是怎樣的？（質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。）在什么情況下物體會做曲線運動？（當物體所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一條直線上時，物體做曲線運動。）運動的合成與分解包含哪幾個方面的內(nèi)容？（包括速度的合成與分解、位移的合成與分解、加速度的合成與分解。）在合成與分解的過程中遵循什么樣的規(guī)律？（必須遵循平

3、行四邊形定則。）合運動和分運動之間以及各個分運動之間存在什么關系呢？（合運動和分運動所經(jīng)歷的時間一定是相同的，這是等時性原理；各個分運動之間是相互獨立、互不影響的，這是獨立性原理。）說了這么多，我們也僅僅是從理論上了解了通過運動的合成與分解能夠研究曲線運動的規(guī)律，但我們還沒有把這一理論應用到實際的曲線運動中來檢驗一番，所以這節(jié)課我們就來完成這一項任務，通過運動的合成與分解來研究一種生活中常見的運動平拋運動。（二）新課教學1、拋體運動演示實驗：以任意角度向空中拋出一個粉筆頭。請同學們觀察粉筆頭的運動軌跡，判斷它的運動性質(zhì)？（粉筆頭的運動軌跡是曲線，它做的是曲線運動。）分析它的受力情況？（受到豎直

4、向下的重力和與運動方向相反的空氣阻力的作用。）實際上在這種情況下，空氣阻力非常小，一般情況下我們不考慮，這里我們就認為粉筆頭只受到重力的作用(如圖63l所示)現(xiàn)在請大家考慮一下，生活中有哪些物體的運動與我們剛才實驗中的粉筆頭情況相似？足球比賽中被球員踢起來在空中飛行的足球；乒乓球比賽中被球拍打出去的乒乓球；被運動員扔出去的鐵餅、標槍、鉛球等。可以看出，生活中有許多這種運動的例子。從這些例子中我們可以看出，所有這些物體都是以一定的初速度被拋出，忽略空氣阻力，在只受重力的情況下做曲線運動，我們把這種運動稱為拋體運動。在拋體運動中有一種特殊情況，即物體被拋出時的初速度方向沿水平方向，我們把這樣的拋體

5、運動稱為平拋運動。根據(jù)拋體運動初速度的方向我們還可以對拋體運動進行如下分類：（1）初速度豎直向上，豎直上拋運動（2）初速度豎直向下：豎直下拋運動（3）初速度與水平面成正角：斜上拋運動（4）初速度與水平面成負角；斜下拋運動我們這節(jié)課的任務就是探究平拋運動的規(guī)律。2、平拋運動豎直方向的運動規(guī)律演示實驗：用平拋運動演示儀演示平拋運動。請大家注意觀察平拋運動的軌跡，發(fā)現(xiàn)它是一條曲線。由此我們可以得出這樣一個結論；平拋運動在豎直方向上的分速度是越來越快的，但這個分速度到底是如何變化的我們還是不清楚，現(xiàn)在請大家來分析做平拋運動的物體在豎直方向上的受力情況？（在豎直方向上只受到重力的作用）想一下我們前面學過

6、的運動形式有沒有只在重力作用下實現(xiàn)的？（做自由落體運動的物體只受重力的作用）既然豎直方向上只受重力的作用，與物體做自由落體運動的條件相同，根據(jù)我們上節(jié)課學的分運動的獨立性原理知道，分運動在各自的方向上遵循各自的規(guī)律，我們能得出什么樣的結論呢？（平拋運動豎直方向上的分運動有可能是自由落體運動）既然我們有了這樣的猜想，為了驗證它的正確性，我們來做下面這個實驗。 演示實驗：如圖632所示，用小錘打擊彈簧金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時月球被松開，自由下落，A、B兩球同時開始運動。先來分析兩個小球做的分別是什么運動？（A球在金屬片的打擊下獲得水平初速度后只在重力作用下運動，所以做的是平拋運動。

7、B球被松開后沒有任何初速度，且只受到重力的作用，因此做的是自由落體運動。）現(xiàn)在觀察兩球的運動情況，看兩球是否同時落地？這個地方教給大家一個判斷兩球是否同時落地的小技巧那就是不要用眼睛看而是用耳朵聽。兩個小球落地后會不止蹦一下，我們只聽它們落地的第一聲響，如果我們只聽到一聲響，說明兩個小球同時落地，如果聽到兩個落地聲，說明兩個小球先后落地。在做實驗之前我們先來聽一下一個小球落地的聲音。(拿一個和實驗用的小球一樣的球讓其做自由落體運動，讓學生仔細聽其落地的聲音，以便判斷實驗中的落地聲)A、B兩個小球從同一高度同時開始運動，又同時落地，這說明了什么問題啊？（這說明了A球在豎直方向上的分運動的性質(zhì)和B

8、球的運動性質(zhì)是一樣的。B球做的是自由落體運動。由這一次實驗我們就能下這樣的結論嗎？有沒有可能我們設置的這個高度是一個特殊的高度，它正好滿足自由落體下落的時間和平拋運動時間相等呢?或者說因為我們打擊力度的原因，使A球獲得的初速度剛好滿足這一條件呢？那我們應該如何來解決呢？（多次改變小球下落的高度與打擊的力度，重復這個實驗。）現(xiàn)在我們來改變高度和打擊力度重新來做這個實驗，來聽落地的聲音。（兩個小球仍然同時落地）這說明了什么問題？（平拋運動在豎直方向上的分運動就是自由落體運動。）結論：平拋運動在豎直方向上的分運動是自由落體運動。3、平拋運動水平方向的運動規(guī)律研究完豎直方向上的運動，我們再來看水平方向

9、上的分運動。先來分析做平拋運動的物體在水平方向上的受力情況。（做平拋運動的物體只受重力作用，重力的方向是豎直向下的，所以物體在水平方向上不受力） 根據(jù)運動的獨立性我們知道水平方向上的運動不會受到豎直方向的運動影響，再根據(jù)牛頓第一定律我們能得出什么樣的結論??？（根據(jù)牛頓第一定律我們知道，如果一個物體處于不受力或受力平衡狀態(tài)，它將靜止或做勻速直線運動。在平拋運動中，物體水平方向上不受力，并且水平方向上有一個初速度，所以物體在水平方向上應該是勻速直線運動。）那我們應該怎樣來驗證這個猜想呢？大家可以從勻速直線運動的特點出發(fā)來考慮這個問題。（勻速直線運動的特點是速度大小不變，位移均勻地增加，因此我們只要

10、能證明在相等的時間內(nèi)發(fā)生的水平位移相等就可以了。）要進行這樣的驗證，我們首先面臨的問題就是如何得到平拋運動的軌跡圖象，我們可以采用以下方案來獲得：（1）按照以下步驟準備實驗裝置第一，將平拋運動實驗器置于桌面，裝好乎拋軌道，使軌道的拋射端處于水平位置，調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲，觀察重垂線或氣泡水準，使面板處于豎直平面內(nèi)，卡好定位板，裝置如圖633所示。第二，將描跡記錄紙襯墊一張復寫紙或打字蠟紙，緊貼記錄面板用壓紙板固定在面板上，使橫坐標x軸在水平方向上，縱坐標y軸沿豎直方向向下(若用白紙，可事先用鉛筆在紙上畫出x、y坐標軸線)，并注意使坐標原點的位置在平拋物體(鋼球)的質(zhì)心(即球心)離開軌道處。第三，把接球

11、擋板拉到最上方一格的位置。（2）將定位板定在某一位置固定好，鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運動，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋出。（3）下落的鋼球打在向面板傾斜的接球擋板上，同時在面板上留下一個印跡點。（4）再將接球擋板向下拉一格，重復上述操作方法，打出第二個印跡點，如此繼續(xù)下拉接球擋板，直至最低點，即可得到平拋的鋼球下落時的一系列跡點。（5）變更定位板的位置，即可改變鋼球乎拋的初速度，按上述實驗操作方法，便可打出另一系列跡點。（6）取下記錄紙，將各次實驗所記錄的點分別用平滑曲線連接起來，即可得到以不同的初速度做平拋運動的軌跡圖線。如圖634所示：注意：（1）為了保證實驗精度，必須保證

12、記錄面板處于豎直平面內(nèi)，使平拋軌道的平面靠近板面。（2）安放記錄紙時，要使坐標原點與拋體的拋出點重合，這樣才能正確地確定拋體運動軌跡的起始點，從而確定軌跡上任意點的x、y坐標。獲得了平拋運動的軌跡圖象我們就可以從中知道平拋運動的水平位移?，F(xiàn)在我們從得到的幾條軌跡中選出一條來進行研究。我們現(xiàn)在所面臨的問題是如何知道水平分運動所發(fā)生的時間。這個問題我們可以通過運動的等時性來考慮。（前面我們已經(jīng)得出了平拋運動的豎直分運動為自由落體運動，根據(jù)等時性原理我們知道水平分運動和豎直分運動是同時發(fā)生的，所以可以通過豎直分速度來找相等的時間間隔。）具體如何來實現(xiàn)呢？根據(jù)自由落體運動的位移公式x= gt2/2我們

13、可以得出，在相鄰相等的時間間隔內(nèi)物體所發(fā)生的位移之比為1：3：5：(2n+1)，那么我們就可以從坐標系中的縱軸上選取長度分別為h、3h、5h的相鄰的線段，即選取縱坐標分別為h、4h、9h的三個點。例如選擇5、20、45這幾個點。如圖635所示，在平拋的軌跡上找出縱坐標與之相對應的點，這些點所對應的橫坐標即為平拋運動的水平分運動在相鄰相等的時間間隔里所達到的位置。這樣我們就找出了水平分運動在相鄰相等的時間間隔內(nèi)所發(fā)生的位移，觀察這些水平分位移，可以得到什么規(guī)律？（這些水平分位移都近似相等。）由此我們可以得出什么結論？（平拋運動的水平分運動是勻速直線運動）結論：平拋運動的水平分運動是勻速直線運動。

14、這樣我們就通過運動的合成與分解探究出了平拋運動在水平和豎直方向上的運動規(guī)律，下面我們來看一個例題。例題1：一架老式飛機在高出地面0.81 km的高度，以2.5Xl02km/h的速度水平飛行，為了使飛機上投下的炸彈落在指定的目標，應該在與轟炸目標的水平距離為多遠的地方投彈？（不計空氣阻力）分析：對于這道題我們可以從以下幾個方面來考慮：第一，從水平飛行的飛機上投下的炸彈，做什么運動？為什么？（做的是平拋運動，炸彈在沒有脫離飛機時與飛機具有相同的水平速度。脫離飛機后這一速度并不消失，這時炸彈只受重力作用且具有水平初速度，所以做平拋運動）第二，炸彈的這種運動可分解為哪兩個什么樣的分運動？（可以分解為水

15、平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動）第三，要想使炸彈投到指定的目標處，你認為炸彈落地前在水平方向通過的距離與投彈時飛機離目標的水平距離之間有什么關系？（炸彈落地前在水平方向通過的距離與投彈時飛機離目標的水平距離應該相等）討論與交流：飛機在投遞貨物或?qū)嵤┺Z炸的時候，應該在目標的什么位置開始投放貨物或炸彈？（第一課時）第二課時第二課時：新課導入 上一節(jié)我們已經(jīng)通過實驗探究出平拋運動在豎直方向和水平方向上的運動規(guī)律，對平拋運動的特點有了感性認識這一節(jié)我們將從理論上對拋體運動的規(guī)律作進一步分析，學習和體會在水平面上應用牛頓定律的方法，并通過應用此方法去分析沒有感性認識的拋體運動的規(guī)律新課教學

16、 一、拋體的位置 我們以平拋運動為例來研究拋體運動所共同具有的性質(zhì) 首先我們來研究初速度為。的平拋運動的位置隨時間變化的規(guī)律用手把小球水平拋出，小球從離開手的瞬間(此時速度為v，方向水平)開始，做平拋運動我們以小球離開手的位置為坐標原點，以水平拋出的方向為x軸的方向，豎直向下的方向為y軸的方向，建立坐標系，并從這一瞬間開始計時 師：在拋出后的運動過程中，小球受力情況如何? 生：小球只受重力，重力的方向豎直向下，水平方向不受力 師：那么，小球在水平方向有加速度嗎?它將怎樣運動? 生：小球在水平方向沒有加速度，水平方向的分速度將保持v不變，做勻速直線運動 師：我們用函數(shù)表示小球的水平坐標隨時間變化

17、的規(guī)律將如何表示? 生：x=vt 師：在豎直方向小球有加速度嗎?若有，是多大?它做什么運動?它在豎直方向有初速度嗎? 生：在豎直方向，根據(jù)牛頓第二定律，小球在重力作用下產(chǎn)生加速度g做自由落體運動，而在豎直方向上的初速度為0 師：那根據(jù)運動學規(guī)律，請大家說出小球在豎直方向的坐標隨時間變化的規(guī)律 生：y1/2gt2 師：小球的位置能否用它的坐標(x，y)描述?能否確定小球在任意時刻t的位置? 生：可以師：那么，小球的運動就可以看成是水平和豎直兩個方向上運動的合成t時間內(nèi)小球合位移是多大?生：師：若設s與+x方向(即速度方向)的夾角為，如圖641，則其正切值如何求?生：例1一架飛機水平勻速飛行從飛機

18、上海隔l s釋放一個鐵球，先后釋放4個，若不計空氣阻力，從地面上觀察4個小球( ) A.在空中任何時刻總是捧成拋物線，它們的落地點是等間距的 B.在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是不等間距的 C.在空中任何時刻總在飛機正下方，排成豎直的直線，它們的落地點是等間距的 D.在空中任何時刻總在飛機的正下方，捧成豎直的直線，它們的落地點是不等間距的。解析：因為鐵球從飛機上釋放后做平拋運動，在水平方向上有與飛機相同的速度不論鐵球何時從飛機上釋放，鐵球與飛機在水平方向上都無相對運動鐵球同時還做自由落體運動，它在豎直方向?qū)㈦x飛機越來越遠所以4個球在落地前始終處于飛機的正下方，并排成一條直線，又因為

19、從飛機上每隔1s釋放1個球，而每個球在空中運動的時間又是相等的，所以這4個球落地的時間也依次相差1 s，它們的落地點必然是等間距的若以飛機為參考系觀察4個鐵球都做自由落體運動此題把曲線運動利用分解的方法“化曲為直”，使其成為我們所熟知的直線運動，則據(jù)運動的獨立性，可以分別在這兩個方向上用各自的運動規(guī)律研究其運動過程二、拋體的速度 師：由于運動的等時性，那么大家能否根據(jù)前面的結論得到物體做平拋運動的時間? 生：由y1/2gt2得到，運動時間 師：這說明了什么問題? 生：這說明了做平拋運動的物體在空中運動的時間僅取決于下落的高度，與初速度無關 師：那么落地的水平距離是多大? 生：落地的水平距離師：

20、這說明了什么問題?生：這說明了平拋運動的水平位移不僅與初速度有關系，還與物體的下落高度有關師：利用運動合成的知識，結合圖642，求物體落地速度是多大?結論如何?生：落地速度，即落地速度也只與初速度v和下落高度h有關師：平拋運動的速度與水平方向的夾角為a，一般稱為平拋運動的偏角實際上，常稱為平拋運動的偏角公式，在一些問答題中可以直接應用此結論分析解答例2一個物體以l0 ms的速度從10 m的水平高度拋出，落地時速度與地面的夾角是多少(不計空氣阻力)?例3在5 m高的地方以6 ms的初速度水平拋出一個質(zhì)量是10 kg的物體，則物體落地的速度是多大?從拋出點到落地點發(fā)生的位移是多大?(忽略空氣阻力，

21、取g=10ms2)交流與討論應用運動的合成與分解的方法我們探究了做平拋運動的物體的位移和速度請大家根據(jù)我們探究的結果研究一下平拋運動的物體位移和速度之間存在什么關系參考解答：根據(jù)前面的探究結果我們知道，物體的位移，與x軸的夾角的正切值為tan=gt/2v物體的速度，與x軸的夾角的正切值為tan=gt/v可以看到位移和速度的大小沒有太直接的關系，但它們的方向與x軸夾角的正切是2倍關系利用這個關系我們就可以很方便地計算物體速度或位移的方向了師：在(2)中，與勻變速直線運動公式vt2=v02+2as，形式上一致的，其物理意義相同嗎?生：物理意義并不相同，在中的h，并不是平拋運動的位移，而是豎直方向上

22、的位移，在中的s就是表示勻速直線運動的位移對于平拋運動的位移，是由豎直位移和水平位移合成而得的師：平拋運動的軌跡是曲線(拋物線)，某一時刻的速度方向即為曲線上物體所在位置的切線方向設物體運動的時間為t，則這一時刻的速度與豎直方向夾角的正切值tan=v0/gt，而物體下落的高度為h=1/2gt2如圖643圖中的A點為速度的切線與拋出點的水平線的交點，C點為物體所在位置的豎直線與水平線的交點，從圖中可以看出A為水平線段OC的中點平拋運動的這一重要特征，對我們分析類平拋運動，特別是帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)是很有幫助的 平拋運動常分解成水平方向和豎直方向的兩個分運動來處理，由于豎直分運動是初速度為零的勻加

23、速直線運動，所以初速度為零的勻加速直線運動的公式和特點均可以在此應用另外，有時候根據(jù)具體情況也可以將平拋運動沿其他方向分解. 三、斜拋運動師：如果物體拋出時的速度不是沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方的(這種情況稱為斜拋)，它的受力情況是什么樣的?加速度又如何?生：它的受力情況與平拋完全相同，即在水平方向仍不受力，加速度仍是0；在豎直方向仍只受重力，加速度仍為g 師：實際上物體以初速度v沿斜向上或斜向下方拋出，物體只在重力作用下的運動，如何表示?與平拋是否相同?生：斜拋運動沿水平方向和豎直方向初速度與平拋不同，分別是vx=vcos和vy=sin.由于物體運動過程中只受重力，所以水平方向速度vx

24、=vcos保持不變，做勻速直線運動；而豎直方向上因受重力作用，有豎直向下的重力加速度J，同時有豎直向上的初速度vy=sin，因此做勻減速運動(是豎直上拋運動，當初速度向斜下方，豎直方向的分運動為豎直下拋運動)，當速度減小到。時物體上升到最高點，此時物體由于還受到重力，所以仍有一個向下的加速度g，將開始做豎直向下的加速運動因此，斜拋運動可以看成是水平方向速度為vx=vcos的勻速直線運動和豎直方向初速度為vy=sin的豎直上拋或豎直下拋運動的合運動 師：斜拋運動分斜上拋和斜下拋(由初速度方向確定)兩種，下面以斜上拋運動為例討論 師：斜拋運動的特點是什么? 生：特點：加速度a=g，方向豎直向下，初速度方向與水平方向成一夾角斜向上，90°時為豎直上拋或豎直下拋運動=0°時為平拋運動 師：常見的處理方法： 將斜上拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動，這樣有由