【大單元教學(xué)方案】課時4拋體運(yùn)動的規(guī)律

拋體運(yùn)動的規(guī)律高中物理必修2第一單元曲線運(yùn)動微專題2拋體運(yùn)動號學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道拋體運(yùn)動的受力特點，會用運(yùn)動的合成與分解的方法對平拋運(yùn)動進(jìn)行理論分析。2、理解平拋運(yùn)動的規(guī)律，知道平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線，會計算平拋運(yùn)動的速度及位移，會解決與平拋運(yùn)動相關(guān)的實際問題。3、認(rèn)識平拋運(yùn)動研究中等效替代的思想和“化繁為簡”的思想，并能夠用來研究?般的拋體運(yùn)動。4、通過用平拋運(yùn)動的知以解決和解釋自然、生活和生產(chǎn)中的例子、認(rèn)識到平拋運(yùn)動的普遍性，體會物理學(xué)的應(yīng)用價值。⑥情境導(dǎo)入排球運(yùn)動是一項深受大眾喜愛的體育項目，“女排精神”更是激勵了幾代人的砥礪前行。在排球比賽中，如果運(yùn)動員沿水平方向擊球，在不計空氣阻力的情況下，你能估算球落地時的速度大小嗎？若要使排球既能過網(wǎng)又不出界，需要考慮哪些因素？■￡互m任務(wù)【任務(wù)一】依據(jù)運(yùn)動的合成和分解掌握平拋運(yùn)動的規(guī)律【任務(wù)二】掌握處理平拋運(yùn)動的一般性方法【任務(wù)二】認(rèn)識生活中另一類典型的勻變速曲線運(yùn)動一斜拋運(yùn)動*兄活動奇【任務(wù)一】依據(jù)運(yùn)動的合成和分解掌握平拋運(yùn)動的規(guī)律【活動設(shè)計】1、估算排球落地時的速度排球在空中做什么運(yùn)動？如何求出排球運(yùn)動中任意時刻的速度？觀察運(yùn)動員水平擊球后，排球在空中的運(yùn)動，引導(dǎo)學(xué)生在忽略空氣阻力的影響時，可以將排球運(yùn)動看成平拋運(yùn)動；根據(jù)前面的學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生思考如何來處理這類的曲線運(yùn)動：基本思路是通過運(yùn)動的合成與分解；這樣為分析排球在空中的運(yùn)動情況，需要建立平面坐標(biāo)系：以擊球點為坐標(biāo)原點，沿水平和豎直方向建立兩坐標(biāo)軸，將球的運(yùn)動分解為水平和豎直方向的兩個分運(yùn)動。根據(jù)力與運(yùn)動關(guān)系分析兩個方向的分運(yùn)動的特征：水平方向：物體不受力，具有初速度，所以球在水平方向做勻速直線運(yùn)動；豎直方向：物體只受重力作用，無該方向的初速度，球做勻變速直線運(yùn)動即自由落體運(yùn)動。兩個方向的速度規(guī)律：水平方向：Vx=v（）；豎直方向：a=gggf或苗=2gy速度：大?。簐=）*+蜉=J琢+g2t2方向:tan0=Zz=對平拋運(yùn)動的進(jìn)一步理解平拋運(yùn)動特征：初速度方向水平，只受重力G,加速度。=g,則相等時間r內(nèi)，速度的改變量Au=g7不變；加速度不變的曲線運(yùn)動即為勻變速曲線運(yùn)動，平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動的一種典型代表，處理這類問題的基本方法為運(yùn)動的合成與分解，即沿合力和垂直合力兩個方向進(jìn)行分解，其中，合力方向物體做勻變速直線運(yùn)動，垂直合力方向物體做勻速直線運(yùn)動。1.3探討估算排球落地時的速度方案確定排球水平擊出后的初速度如,從而確定排球落地時的水平分速度丫釬1，0；再確定排球初始時距離地面的高度兒進(jìn)而確定排球落地時在豎直方向的分速度4二禽工最后根據(jù)運(yùn)動的合成求出排球落地時的速度，其中，大?。涸u+2g/i方向:tanJ=^5,式中的。為排v0球落地時與水平方向的夾角。2、運(yùn)動員如何擊球使其既能過網(wǎng)又不出界？2.1猜想影響排球是否能過網(wǎng)或是出界的因素有哪些？觀察運(yùn)動員的發(fā)球，球能否過網(wǎng)由排球到達(dá)網(wǎng)前豎直方向的高度決定；觀察運(yùn)動員的發(fā)球，球是否出界由球落地時在水平方向的距離決定2.2排球在空中運(yùn)動時，位移遵循什么規(guī)律，排球的運(yùn)動軌跡是怎樣的？兩個方向的位移規(guī)律：水平方向：勻速直線運(yùn)動X=VOt豎直方向：勻變速直線運(yùn)動y=改尸由這兩個基本公式可以看出，物體下落的時間/二篇，由下落高度），決定；物體運(yùn)動的水平位移x由下落高度y和％共同決定。位移：大小/=J詔好2t4方向匕n@=?=黑將水平方向位移和豎直方向位移公式中的t消去即可得到做平拋運(yùn)動的物體的軌跡方程，即軌跡方程:y=裊說明做平拋運(yùn)動的物體在空中的運(yùn)動軌跡為一條拋物線。2.3根據(jù)平拋運(yùn)動的位移規(guī)律探討確定擊球過網(wǎng)不出界的條件？通過前面的分析可知影響排球是否能順利到達(dá)對方球場的兩個影響因素分別是擊球高度h和擊球速度即，為了簡化實際復(fù)雜的情況，這里采用控制變量的方法，我們只考慮在擊球高度一定的情況下，擊球速度的取值范圍。球員在左側(cè)邊緣中間發(fā)球，球網(wǎng)離地面高度為力o,其它參數(shù)見圖中.確定最小速度：發(fā)球過網(wǎng)的臨界點：球到網(wǎng)前的高度恰好等于2/如此時球下落的時間/]=2步；對應(yīng)的最小水平位移為會由水平方向位移公式求得最小速度V”而當(dāng)器確定最大速度：擊球不出界的臨界點：球恰好落在右側(cè)場地的兩個頂點之一，此時球下落的時間11=后對應(yīng)的最大水平位移為4+4由水平方向位移公式求得最大速度珈皿書法警這樣再考慮實際情況，可求得擊球過網(wǎng)且不出界的范圍為：【設(shè)計意圖】通過排球比賽中一些常見的問題引入課程，首先講解在球員水平擊球且忽略空氣阻力的影響下，當(dāng)排球不轉(zhuǎn)動時，可將其在空中的運(yùn)動簡化為平拋運(yùn)動，從而使學(xué)生理解物體做平拋運(yùn)動的條件以及經(jīng)歷運(yùn)動模型的建立過程；其次，通過應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解的方法將平拋運(yùn)動由較復(fù)雜的平面運(yùn)動等效為兩個方向上的直線運(yùn)動，并通過力與運(yùn)動的關(guān)系分析物體在這兩個方向上的運(yùn)動規(guī)律，通過這樣的設(shè)計使學(xué)生體會等效替代的思想和化繁為簡的具體方法，并培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)物理知識對新的運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行合力推理的科學(xué)思維；最后通過應(yīng)用平拋運(yùn)動的規(guī)律實際解決排球運(yùn)動的具體問題，能夠使學(xué)生認(rèn)識到平拋運(yùn)動在生活中的具體應(yīng)用價值。奇【任務(wù)二】掌握處理平拋運(yùn)動的一般性方法【活動設(shè)計】1、在學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動的規(guī)律時我們采用了什么基本方法？在處理上述的兩個問題時，都是從什么量的分析，進(jìn)而解決問題的？基本方法為運(yùn)動的分解，包括以下情況：分解位移：尋找位移大小信息，依據(jù)卡"）〃尸3戶或其它運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解；尋找位移方向信息，依據(jù)tan?=?=言或其它運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解；分解速度：尋找速度大小信息，依據(jù)片燈或其它運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解；尋找速度方向信息，依據(jù)tan8二次=竺或其它運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解。VXVq綜合類問題，既需要分解位移同時需要分解速度。2、應(yīng)用速度分解的思想處理平拋運(yùn)動問題如圖所示，AB為斜面，傾角為30。，小球從A點以初速度小水平拋出。求從拋出開始，經(jīng)過多長時間小球與斜面間的距離最大？試題分析講解：尋找速度信息：小球與斜面間的距離最大，說明小球的速度方向與AB方向平行:根據(jù)對應(yīng)的規(guī)律建立方程求解：tan30°="：求得半。3、應(yīng)用位移分解的思想處理平拋運(yùn)動問題如圖所示，AB為斜面，傾角為30°,小球從A點以初速度以水平拋出，恰好落到B點。求4、8間的距離及小球在空中飛行的時間。試題分析講解：尋找位移（或速度）信息：恰好落在B點，說明小球的位移方向沿A8方向;根據(jù)對應(yīng)的規(guī)律建立方程求解：tan300=普；求得，二耍：2v03g再由平拋運(yùn)動的在豎直方向的位移公式求得下落高度：卜與產(chǎn)=磬；最后結(jié)合數(shù)學(xué)知識求解/八8：lAB=2h=等。3g4、應(yīng)用分解的思想處理類平拋運(yùn)動問題如圖所示的光滑斜面長為/、寬為。、傾角為仇一物塊（可看成質(zhì)點）沿斜面左上方頂點P水平射入，恰好從底端。點離開斜面，設(shè)重力加速度為g。試求：物塊由P運(yùn)動到Q所用的時間t和初速度voo試題分析講解：對物塊進(jìn)行受力分析?：物體的合力沿斜面向下;其與物塊的初速度方向垂直;說明物塊在做勻變速曲線運(yùn)動，其加速度a=磔運(yùn)6。對物塊的運(yùn)動進(jìn)行分解：沿合力方向：勻變速宜.線運(yùn)動;垂直合力方向勻速運(yùn)動;尋找位移（或速度）信息：物塊從Q點離開，所以物塊沿合力方向的位移為/；垂直合力方向的位移為生結(jié)合兩個分方向的運(yùn)動規(guī)律求解/和vo：由/=）產(chǎn)WgsinJr2求得：t=J焉7^；再由氏則，求得w=寫存【設(shè)計意圖】通過總結(jié)前面講解過程中的共同點，使學(xué)生意識到處理平拋運(yùn)動這類勻變速曲線運(yùn)動的一般方法即為運(yùn)動的合成與分解；再通過三個典型的例題的分析，進(jìn)一步地加深學(xué)生對這類方法的理解和如何具體的實施應(yīng)用。奇【任務(wù)三】認(rèn)識生活中另一類典型的勻變速曲線運(yùn)動一斜拋運(yùn)動【活動設(shè)計】1、觀察下列物體的運(yùn)動，有何特征？如何分析這類運(yùn)動？觀察噴泉的水流和運(yùn)動員投擲出去的鉛球在空中的軌跡，歸納這類運(yùn)動的特征：初速度內(nèi)方向傾斜；在速度比較小時，通?？珊雎钥諝庾枇Φ挠绊?，這樣物體在空中運(yùn)動時只受重力作用，從而給出斜拋運(yùn)動的概念。再引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到斜拋運(yùn)動也是勻變速曲線運(yùn)動，處理這類運(yùn)動的方法還是分解為合力所在方向的勻變速直線運(yùn)動和垂直合力所在方向的勻速直線運(yùn)動，只不過在這類運(yùn)動中，需要將初速度也分解到這兩個方向上。2、一項戶外競技娛樂活動，若選手起跳的初速度大小一定，那他要以怎樣的角度起跳，才最有希望闖關(guān)成功？引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到，空氣阻力相較人的體重較小，可忽略，這樣人在空中的運(yùn)動可近似為斜拋運(yùn)動，當(dāng)然這里我們認(rèn)為人在空中時身體各部分都不存在轉(zhuǎn)動，這樣人在空中運(yùn)動時，身體的各個部位的運(yùn)動情況就是相同的，可以將人的運(yùn)動看成是質(zhì)點的運(yùn)動。通過前面的分析，處理斜拋運(yùn)動時，需要先建立平面坐標(biāo)系，以起跳點為坐標(biāo)原點，以水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立如下的坐標(biāo)系。X方向：速度關(guān)系儂=Vocos。位移關(guān)系%cos。t：速度關(guān)系力?=wsin。-g/位移關(guān)系y=gsinJr-1gt2由y方向的速度關(guān)系可知，當(dāng)人運(yùn)動到最高點時，此時有wsin。-g/=0,求得人從起跳到達(dá)最高點時的時間為/=迪吧，此時人相對地面上升的最大高度為：為尸嗎叱；由對稱g■2g性關(guān)系可知，人從起跳到達(dá)最高點的過程和從最高點再次到達(dá)與起跳點等高位置的過程所用的時間相等，這樣人從起跳到再次落回與起跳點等高的位置時，所用的總時間為：/總=力=辿也，整個過程中人跳過的水平距離（又稱斜拋運(yùn)動物體的射程）為：g:x=n）cos0，總二兔史里，當(dāng)起跳的角度等于45。時，射程具有最大值，此時闖關(guān)成功的概率g最大。【設(shè)計意圖】首先通過生活中更常見的一般拋體運(yùn)動的場景，引導(dǎo)學(xué)生建立起斜拋運(yùn)動的物理模型。接著通過對這類運(yùn)動特征的分析使學(xué)生意識到斜拋運(yùn)動也是勻變速曲線運(yùn)動，其分析的方法還是運(yùn)動的合成與分解，只不過對斜拋運(yùn)動還需要分解初速度。最后，根據(jù)力與運(yùn)動的關(guān)系進(jìn)一步地分析斜拋運(yùn)動的規(guī)律，并通過對稱性思想得到斜拋運(yùn)動的射高和射程的表達(dá)式，通過這樣的設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的知識和方法的實際應(yīng)用能力和推理的科學(xué)思維。活動拓展空氣阻力對斜拋運(yùn)動的影響物體在空氣中運(yùn)動時，會受到空氣阻力的作用。空氣阻力對物體運(yùn)動的影響有時可以忽略。但是，像了?彈或炮彈等物體，由于其飛行速度很大，空氣阻力對它們的運(yùn)動就會產(chǎn)生很大的影響。從圖I可以看出，由于空氣阻力的影響，子彈不但射不到原來那么高，也射不到原來那么遠(yuǎn)，而且其軌跡的形狀也變得不對稱了。彈丸或拋射體在空氣中運(yùn)動的軌跡叫作彈道，軍事科學(xué)上有一門學(xué)科叫作外彈道學(xué)，專門研究彈丸在空中飛行運(yùn)動的現(xiàn)象及其規(guī)律，見圖2。。魚」'結(jié)作業(yè)

某同學(xué)在