《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 3.4拋體運動

3.4拋體運動醫(yī)藥衛(wèi)生類教學(xué)目標(biāo)：1.知道拋體運動和平拋運動的概念，知道拋體運動的受力特點，會用運動的合成與分解的方法對拋體運動進(jìn)行理論分析，建立運動與力之間的關(guān)系，培養(yǎng)相互作用觀念，知道拋體運動是勻變速曲線運動。（物理觀念與應(yīng)用）2.認(rèn)識平拋模型是在不計空氣阻力的前提下，物體以一定的初速度沿水平方向拋出，只在重力作用下所做的運動模型。理解平拋運動的規(guī)律，能在熟悉情境中運用平拋運動模型解決問題。能利用已知的直線運動的規(guī)律來研究復(fù)雜的曲線運動，滲透“化曲為直”、“化繁為簡”、“等效替換”等重要的物理思想。（科學(xué)思維與創(chuàng)新）3.學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本步驟，能根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)平拋運動特點，進(jìn)一步歸納分析出平拋運動的規(guī)律。通過實例分析，體會平拋運動的規(guī)律。（科學(xué)探究與實踐）4.通過用平拋運動的知識解決和解釋自然、生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象，體會物理學(xué)的應(yīng)用價值，體驗物理與生活的緊密聯(lián)系，增強學(xué)習(xí)物理的興趣。通過對拋體運動問題的分析與計算，提升邏輯思維，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)重點：1.通過對實驗與生活現(xiàn)象的觀察，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)平拋運動的特點。2.通過對平拋運動的理論分析，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)平拋運動的物理模型，掌握平拋運動的一般規(guī)律。教學(xué)難點：在熟悉的情景中，能運用平拋運動的模型解決問題，體會“化曲為直”、“化繁為簡”、“等效替換”等的科學(xué)思想。教學(xué)方法：講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備：實驗器材：乒乓球多媒體材料：課程PPT（內(nèi)含情景視頻與圖片等）教學(xué)過程：新課導(dǎo)入不考慮空氣阻力等其他因素的影響，觀察以下圖片中蕩樹枝飛起猴子、從崖邊跳水的小狗、跳躍過山崖的羚羊的運動有那些共同特點？物體運動的初始狀態(tài)速度如何？（都具有初速度）受力情況如何？（只受到重力的作用）教師演示：準(zhǔn)備一個乒乓球，教師分別進(jìn)行豎直上拋、豎直下拋、平拋和斜拋的拋球演示，引導(dǎo)學(xué)生思考在忽略空氣阻力等因素的影響下，以不同形式拋出的乒乓球運動有那些共同特點？（乒乓球運動的初始狀態(tài)速度如何、受力情況如何、運動軌跡如何？）拋體運動的定義：以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，僅在重力作用下物體所做的運動叫做拋體運動。拋體運動又分為豎直上拋運動、豎直下拋運動、平拋運動和斜拋運動。物體做豎直上拋運動和豎直下拋運動時，初速度方向與重力方向在同一條直線上，物體做直線運動，運動軌跡為直線。而當(dāng)物體的初速度沿水平方向或與水平方向成一定角度時，稱物體做平拋運動或斜拋運動。平拋運動或斜拋運動初速度方向與重力方向不在同一條直線上，物體做曲線運動，運動軌跡為曲線。本節(jié)課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為平拋運動。新課講授情境引入：在實際生活中有很多拋體運動的例子。例如，飛機水平飛行時投彈，投下的炸彈做平拋運動。要使炸彈命中目標(biāo)，飛機應(yīng)該在離目標(biāo)有一定距離時投彈，這個距離是多少呢？3.4.1平拋運動1.平拋運動規(guī)律（1）平拋物體的運動特點在上一節(jié)“探究平拋運動的特點”實驗中，我們通過實驗探究了平拋運動的特點，如圖所示，在忽略空氣阻力條件下，物體只受到重力的作用，初速度方向與重力方向垂直，即初速度方向沿水平方向。本節(jié)我們將從理論分析的角度，對平拋運動的規(guī)律作進(jìn)一步分析。由運動的合成與分解及運動的獨立性分析可知，將平拋運動分解為兩個方向的直線運動（化曲為直思想），即水平方向的勻速直線運動和豎直方向的初速度為0的勻加速直線運動。利用這個規(guī)律，我們也可以研究飛機投彈精準(zhǔn)命中目標(biāo)的問題。2.平拋運動的規(guī)律問題1：炸彈從沿水平方向飛行的飛機上豎直擲出后，炸彈做平拋運動，其運動的速度如何隨時間變化？可以將炸彈的運動簡化為具有一定質(zhì)量的質(zhì)點。在研究物體的運動時，建立合適的坐標(biāo)系很重要。在研究直線運動時，我們最好沿著這條直線建立一維坐標(biāo)系，在研究物體在平面內(nèi)的運動時，選擇平面直角坐標(biāo)系。如圖所示，以炸彈從沿水平方向飛行的飛機上豎直擲出后瞬間的位置為坐標(biāo)原點O，設(shè)炸彈被擊飛出的瞬間初速度為v0（方向：水平向右），炸彈離開飛機后只受到重力的作用（方向：豎直向下），因以水平向右的方向和豎直向下的方向分別為x軸和y軸的正方向，建立平面直角坐標(biāo)系。炸彈在重力作用下做平拋運動，且平拋運動是一個勻變速曲線運動。炸彈在水平與豎直兩個方向上受力及運動情況如下表。初速度受力情況加速度運動情況水平方向v不受力0勻速直線運動豎直方向0豎直向下的重力g勻加速直線運動（自由落體）水平方向物體做勻速直線運動，也就是速度始終不變vx=v0。豎直方向物體做自由落體運動，初速度為0，末速度就是vy=gt。如圖所示，根據(jù)矢量運算法則，速度矢量v和它的兩個分矢量vx、vy的三個有向線段正好構(gòu)成一個矩形的對角線和一對鄰邊。應(yīng)用勾股定理，可以求出速度的大小v=vx2結(jié)論1：平拋運動物體的速度隨時間變化關(guān)系為水平方向上:v豎直方向上:v合速度大小：v=vx2速度是一個矢量，有大小和方向，假設(shè)某時刻平拋運動中速度方向與水平方向的夾角為θ?？梢酝ㄟ^求出∠θ的正切值求得此時速度方向。結(jié)論2：平拋運動物體在某時刻的速度方向tan問題2：炸彈從沿水平方向飛行的飛機上豎直擲出后，炸彈做平拋運動，炸彈的位移如何隨時間變化？炸彈從沿水平方向飛行的飛機上豎直擲出后，炸彈被擲出后相對于飛出點（坐標(biāo)原點）的位移大小、方向都在變化。這種情況下我們就要分別研究它在水平和豎直兩個方向上的分位移x和y。如圖所示，水平方向物體不受力的作用，因此做勻速直線運動，也就是速度始終不變vx=v0。根據(jù)物體做勻速直運動位移與時間的關(guān)系可知，水平分位移與時間的關(guān)系是x=豎直方向物體受重力作用，做自由落體運動，因此豎直分位移與時間的關(guān)系是y=12gt2。根據(jù)矢量運算法則，位移矢量S和它的兩個分矢量x、y構(gòu)成一個矩形的對角線和一對鄰邊。應(yīng)用勾股定理，s=結(jié)論1：平拋運動物體的位移大小隨時間的變化關(guān)系水平方向上：x=v0t豎直方向上：y=合位移大?。簊=x結(jié)論2：平拋運動的位移方向位移是矢量，即有大小還有方向，假設(shè)平拋運動中位移方向與水平方向的夾角為α，如圖所示，可以通過求出∠α的正切值求得位移的方向與x軸的夾角，即tanα=問題3：炸彈從沿水平方向飛行的飛機上豎直擲出后，炸彈做平拋運動，運動的軌跡如何？在平面直角坐標(biāo)系中如何表示其運動的軌跡方程？水平方向上：x=v0t；豎直方向上：y=12g結(jié)論：平拋運動的軌跡方程平拋運動豎直位移y和水平位移x的關(guān)系，是一個二次函數(shù)。根據(jù)初中數(shù)學(xué)知識可知平拋運動的軌跡是一條拋物線。問題4：物體做平拋運動的速度方向的正切值和位移方向的正切值有怎樣的數(shù)量關(guān)系呢？這個關(guān)系有著怎樣的含義呢？由于tanθ=v可以直接得到兩者的數(shù)量關(guān)系：tanθ=2tanα。由圖可知，速度的反向延長線交于水平位移的中點。（二）例題講解例題1：桌面上一只盤子由于滑得太快，以至于滑出了桌子邊緣。桌面高1.05m,盤子滑出桌子邊緣時的速度0.74m/s。那么該盤子在空中的運動時間是多少？它落地時離開桌子邊緣的距離是多少？（g取9.8m/s2）

分析：盤子滑出桌子邊緣后做初速度為0.74m/s的平拋運動。以盤子從桌子邊緣滑出的點為坐標(biāo)原點，取盤子的水平速度方向為x軸正方向，取豎直向下的方向為y軸正方向。由平拋運動規(guī)律可求解盤子在空中的運動時間及盤子離開桌子邊緣的距離.解：分別考慮豎直方向和水平方向的運動。在豎直方向上h=12t=2?g=在水平方向上x=v0t，可求出盤子落地時離開桌子邊緣的距離，即x=v0t=0.74×0.46≈0.34m反思與拓展：當(dāng)人在同一位置以不同的初速度水平拋出物體時，物體的落地點不同，但每個物體的落地時間相同。請你說說這是為什么？分析：這里位置相同意味著物體做平拋運動的高度相同，由y=12gt例題2：飛機水平飛行時投彈，投下的炸彈做平拋運動。假設(shè)飛機在距地面810m的高空以60m/s勻速飛行，要使炸彈命中目標(biāo)，飛機應(yīng)該在離目標(biāo)有一定距離時投彈，這個距離是多少呢？（g=10m/s；忽略空氣阻力）分析：從飛機上投放的物資在離開飛機的瞬間具有與飛機相同的水平初速度。在忽略空氣阻力的情況下，炸彈在下落過程中只受重力作用，所以離開飛機后的炸彈做平拋運動，根據(jù)平拋運動的規(guī)律可求解飛行員應(yīng)在距目標(biāo)水平距離多遠(yuǎn)處投放炸彈的問題。

解：以炸彈從飛機釋放的位置為原點O，建立平面直角坐標(biāo)系，x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向。分別考慮豎直方向和水平方向的運動，列出已知量和未知量。水平方向：物資做勻速直線運動，已知初速度v0=60m/s。未知量：時間t、距離x應(yīng)用y軸方向的運動方程y=1t=2yg=應(yīng)用x方向的運動方程求出飛行員投放物資處距離目標(biāo)的水平距離為x=v0t=60×92所以飛機應(yīng)該在距目標(biāo)水平距離為764m的地方開始投放物資。例3：某同學(xué)在磚墻前的某一高處以水平速度1m/s拋出一石頭，石頭在空中運動的部分軌跡照片如圖所示.從照片可看出石頭恰好垂直打在一傾角為37°的斜坡上的A點。求石頭下落到斜面時的豎直方向的速度。（tan53°分析：將石頭下落到斜面時的垂直斜面的的速度沿水平方向和豎直方向正交分解，設(shè)該速度方向與水平方向的夾角為θ，由于該速度方向與斜面方向垂直，得到θ=53°。因此可以得到：tanθ將tan53°≈1.327，vxvy≈3.4.2斜拋運動如下圖所示，標(biāo)槍和足球做所的運動就是斜拋運動。斜拋運動的定義：斜拋運動是指物體以一定的初速度斜向拋射出去，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運動。由于斜拋運動的加速度是重力加速度，且加速度與速度方向之間有夾角，因此，斜拋運動是勻變速曲線運動，它的運動軌跡是拋物線。斜拋運動的三要素射程、射高和飛行時間。如圖所示，射程是指在一定的高度和初速度下，物體被拋出后所經(jīng)過的水平距離；射高是指物體被拋出后所達(dá)到的最高點與拋出點之間的垂直距離；飛行時間是指物體從拋出點到落點的總時間。生活情景：任意球是一種在足球比賽中發(fā)生犯規(guī)后重新開始比賽的方法，一般對方球員在禁區(qū)外犯規(guī)時，就會判罰給本方一個任意球。任意球分兩種：直接任意球（踢球隊員可將球直接射入犯規(guī)隊球門得分）及間接任意球（踢球隊員不得直接射門得分，球在進(jìn)入球門前必須被其他隊員踢或觸及）。在足球比賽中，當(dāng)一方獲得任意球機會時，球員通常會根據(jù)場上形勢和防守方的站位來選擇最佳的拋射角和初速度。這個選擇直接決定了足球的飛行軌跡、射高和射程，進(jìn)而影響到球是否能成功繞過防守球員并進(jìn)入球門。實驗及研究表明，當(dāng)初速度與水平方向之間的夾角一定時，初速度越大，斜拋物體達(dá)到的射高和射程越大，當(dāng)初速度大小一定，初速度方向與水平方向之間的夾角為45°時，射程最大。課堂小結(jié)知識梳理拋體運動以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，僅在重力作用下物體所做的運動叫做拋體運動。2、平拋運動的速度水平方向上勻速直線運動:v豎直方向上初速度為0的勻加速直線運動:v合速度：v=vx2tan3、平拋運動的位移水平方向上：x=v0t豎直方向上：y=合位移：s=xtan斜拋運動斜拋運動是指物體以一定的初速度斜向拋射出去，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運動。重點強調(diào)：理解平拋運動模型的建構(gòu)過程，掌握用平拋運動模型的規(guī)律，解決實際生活中的問題的科學(xué)方法。四、課堂練習(xí)及作業(yè)布置課堂練習(xí)：1.對平拋運動的物體，若g已知，再給出下列哪組條件，可確定其初速度大小()A．水平位移B．下落高度C．落地時速度大小和方向D．落地位移大小和方向答案： D2.某同學(xué)在籃球場地上做斜上拋運動實驗，設(shè)拋出球的初速度為20m/s，拋射角分別為30°、45°、60°、75°，不計空氣阻力，則關(guān)于球的射程，以下說法中正確的是()A．以30°角度拋射時，射程最大B．以45°角度拋射時，射程最大C．以60°角度拋射時，射程最大D．以75°角度拋射時，射程最大答案：B3.（多選）如圖所示，一架戰(zhàn)斗機在距地面高度一定的空中，由東向西沿水平方向勻速飛行，發(fā)現(xiàn)地面目標(biāo)后，開始瞄準(zhǔn)并投擲炸彈。若炸彈恰好擊中目標(biāo)P，假設(shè)投彈后飛機仍以原速度水平勻速飛行，空氣阻力不計（）A.飛機投彈