2024-2025學年新教材高中物理第五章拋體運動第4節(jié)拋體運動的規(guī)律學案新人教版必修2

PAGE1-第4節(jié)拋體運動的規(guī)律學習目標1.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平拋運動進行理論分析。2.理解平拋運動的規(guī)律,知道平拋運動的軌跡是拋物線,會計算平拋運動的速度及位移,會解決與平拋運動相關的實際問題。3.相識平拋運動探討中等效替代的思想和“化曲為直”的思想,并能夠用來探討一般的拋體運動。4.通過用平拋運動的學問解決和說明自然、生活和生產(chǎn)中的例子,相識到平拋運動的普遍性,體會物理學的應用價值。自主預習1.平拋運動水平方向:不受力,做運動,vx=。

豎直方向:只受作用,即a=

所以vy=

2.平拋運動的速度(1)大小:v=

(2)方向:tanθ=

3.平拋運動的位移(1)水平方向:

(2)豎直方向:

(3)合位移:①大小②方向

4.平拋運動的軌跡課堂探究一、平拋運動的速度[情境設問]視察下列物體(排球、子彈、摩托車)的拋出時的速度方向。水平方向的速度有什么特點?大小如何?豎直方向的速度有什么特點?大小如何求得?如何確定某一時刻物體的速度的大小和方向?[結論][思索推斷]下列說法是否正確:(1)水平拋出的物體所做的運動就是平拋運動。()(2)平拋運動中要考慮空氣阻力的作用。()(3)平拋運動的初速度與重力方向垂直。()[例題展示]【例題1】將一個物體以10m/s的速度從10m的高度水平拋出,落地時它的速度方向與水平地面的夾角θ是多少?不計空氣阻力,g取10m/s2。二、平拋運動的位移與軌跡[問題]物體被拋出后,它相對于拋出點O的位移的大小、方向都在變更,我們怎樣探討平拋運動的位移?[結論]平拋運動的位移(1)水平方向:

(2)豎直方向:

(3)合位移:①大小②方向

[問題]平拋運動的運動軌跡怎樣?能用數(shù)學證明它嗎?[學生推導]平拋運動的軌跡[思索推斷]下列說法是否正確:(1)平拋運動的軌跡是拋物線,速度方向時刻變更,加速度方向也時刻變更。()(2)做平拋運動的物體質量越大,水平位移越大。 ()(3)從同一高度水平拋出的物體,不計空氣阻力,初速度大的落地速度大。()[例題展示]【例題2】如圖,某同學利用無人機玩“投彈"嬉戲。無人機以v0=2m/s的速度水平向右勻速飛行,在某時刻釋放了一個小球。此時無人機到水平地面的豎直距離h=20m,空氣阻力忽視不計,g取10m/s2。(1)求小球下落的時間。(2)求小球釋放點與落地點之間的水平距離。三、一般的拋體運動[情境設問]視察投出去的物體(標槍、籃球)做什么運動?1.斜拋運動:2.初速度:3.性質:斜上拋運動的對稱性(1)時間對稱:相對于軌跡最高點,上升時間等于下降時間。(2)速度對稱:相對于軌跡最高點,對稱的兩點速度大小相等。(3)軌跡對稱:相對于過最高點的豎直線運動軌跡左右對稱。[思索推斷](1)斜拋運動和平拋運動在豎直方向上做的都是自由落體運動。()(2)斜拋運動和平拋運動在水平方向上做的都是勻速直線運動。()(3)斜拋運動和平拋運動的加速度相同。()[課堂練習]1.關于平拋運動,下面的幾種說法正確的是()A.平拋運動是一種不受任何外力作用的運動B.平拋運動是曲線運動,它的速度方向不斷變更,不行能是勻變速運動C.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D.平拋運動的物體質量越小,落點就越遠,質量越大,落點就越近2.如圖所示,滑板運動員以初速度v0從離地高h處的平臺末端水平飛出,落在水平地面上。忽視空氣阻力,運動員和滑板可視為質點,下列表述正確的是()A.v0越大,運動員在空中運動時間越長B.v0越大,運動員落地瞬間速度越大C.運動員落地瞬間速度與高度h無關D.運動員落地位置與v0大小無關3.(2024·全國卷Ⅰ,15)發(fā)球機從同一高度向正前方依次水平射出兩個速度不同的乒乓球(忽視空氣的影響)。速度較大的球越過球網(wǎng),速度較小的球沒有越過球網(wǎng),其緣由是()A.速度較小的球下降相同距離所用的時間較多B.速度較小的球在下降相同距離時在豎直方向上的速度較大C.速度較大的球通過同一水平距離所用的時間較少D.速度較大的球在相同時間間隔內(nèi)下降的距離較大4.(多選)如圖所示,從地面上同一位置拋出兩小球A、B,分別落在地面上的M、N點,兩球運動的最大高度相同?？諝庾枇Σ挥?則()A.B的加速度比A的大B.B的飛行時間比A的長C.B在最高點的速度比A在最高點的大D.B在落地時的速度比A在落地時的大參考答案自主預習1.勻速直線v0重力ggt2.(1)=(2)=3.(1)x=v0t(2)y=gt2(3)①l=②tanα==思索推斷一、平拋運動的速度(1)×(2)×(3)√二、平拋運動的位移與軌跡(1)×(2)×(3)√三、一般的拋體運動(1)×(2)√(3)√例題展示【例題1】例題分析:物體在水平方向不受力,所以加速度的水平重量為0,水平方向的分速度是初速度v0=10m/s;在豎直方向只受重力,加速度為g,初速度的豎直重量為0,可以應用勻變速直線運動的規(guī)律求出豎直方向的分速度。按題意作圖,求得分速度后就可以求得夾角θ。例題解答:以拋出時物體的位置O為原點,建立平面直角坐標系,x軸沿初速度方向,y軸豎直向下。落地時,物體在水平方向的分速度vx=v0=10m/s依據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律,落地時物體在豎直方向的分速度vy滿意以下關系-0=2gh由此解出vy==m/s=14.1m/stanθ===1.41,即θ=55°物體落地時速度與水平地面的夾角θ是55°。【例題2】例題分析:忽視空氣阻力,小球脫離無人機后做平拋運動,它在豎直方向的分運動是自由落體運動,依據(jù)自由落體運動的特點可以求出下落的時間,依據(jù)勻速直線運動的規(guī)律可以求出小球釋放點與落地點之間的水平距離。例題解答:(1)以小球從無人機釋放時的位置為原點O建立平面直角坐標系,x軸沿初速度方向,y軸豎直向下。設小球的落地點為P,下落的時間為t,則滿意h=gt2所以小球落地的時間t==s=2s。(2)因此,小球落地點與釋放點之間的水平距離l=v0t=2×2m=4m小球落地的時間為2s,落地點與釋放點之間的水平距離為4m。課堂練習1.解析:做平拋運動的物體除了受自身重力外,不受其他外力,A錯誤;平拋運動軌跡是拋物線,它的速度方向不斷變更,物體的加速度是重力加速度,故平拋運動是勻變速曲線運動,B錯誤;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,C正確;平拋運動的運動狀況與物體的質量無關,在相同高度的狀況下,初速度越大,落點就越遠,D錯誤。答案:C2.解析:運動員在豎直方向做自由落體運動,運動員做平拋運動的時間t=,只與高度有關,與初速度無關,A錯誤;運動員的末速度是由初速度和豎直方向上的速度合成的,合速度v==,初速度越大,落地瞬間合速度越大,B正確;運動員在豎直方向上的速度vy=,高度越高,落地時豎直方向上的速度越大,落地瞬間合速度越大,C錯誤;運動員在水平方向上做勻速直線運動,落地的水平位移x=v0t=v0,所以落地的位置與初速度有關,D錯誤。答案:B3.解析:由題意知,兩個乒乓球均做平拋運動,則依據(jù)h=gt2及=2gh可知,乒乓球的運動時間、下降的高度及豎直方向速度的大小均與水平速度大小無關,故選項A、B、D均錯誤;當發(fā)出點到球網(wǎng)的水平位移相同時,速度較大的球運動時間短,在豎直方向下落的距離較小,可以越過球網(wǎng),故選項C正確。答案:C4.解析:A、B兩球都做斜上拋運動,只受重力作用,加速度即為重力加速度,A項錯誤;在豎直方向上做豎直上拋運動,由于上升的豎直高度相同,豎直分速度相同,由h=gt2知,兩小球在空中飛行的時間相等,B項錯誤;由于B球的水平射程比A球的大,故B球的水平速度及落地時的速度均比A球的大,C、D項正確。答案:CD學習目標1.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平拋運動進行理論分析。2.理解平拋運動的規(guī)律,知道軌跡是拋物線,會計算平拋運動的速度及位移,體驗物理觀念建立的過程。3.經(jīng)驗平拋運動的規(guī)律的探究過程,相識“化曲為直”“化繁為簡”“等效替換”等重要的物理思想,并能夠用來探討一般的拋體運動。4.具有運用平拋運動的學問說明自然現(xiàn)象和解決實際問題的實力,相識到平拋運動的普遍性,體會物理學的應用價值。課堂探究一、課前打算[溫故知新]1.什么叫拋體運動?拋體運動志向化了什么條件(忽視了什么因素)?2.依據(jù)拋體運動拋出時的初速度方一直對拋體運動分類,初速度沿水平方向的一般叫作運動;初速度不沿水平方向的(斜向上或者斜向下)一般叫做運動。

3.將一個小球水平拋出,忽視空氣阻力,這個小球在運動過程中:(1)受力特征:只受到力的作用。

(2)運動特征:水平方向分運動為。

豎直方向分運動為。

二、課堂引入[情境引入]在排球競賽中,你是否曾為排球觸網(wǎng)或者出界而感到惋惜?[提出問題]假如運動員沿水平方向擊球,在不計空氣阻力的狀況下,要使排球既能過網(wǎng),又不出界,須要考慮哪些因素?如何估算球落地時的速度大小?三、科學推理平拋運動的速度[情境設問]1.如何建立坐標系和坐標原點?[情境設問]2.排球水平拋出后水平和豎直方向受力狀況分別是怎樣的?加速度如何?兩個方向上各做什么運動?[提出問題]假如以擊球位置為坐標原點,水平向右及豎直向下為兩個坐標軸的正方向,你能寫出兩個方向的速度表達式嗎?合速度如何表述呢?【例題1】將一個物體以10m/s的速度從10m的高度水平拋出,落地時它的速度方向與水平地面的夾角θ是多少?不計空氣阻力,g取10m/s2。四、科學推理平拋運動的位移與軌跡[提出問題]嘗試遵循平拋運動的速度同樣的思路自主分析平拋運動的位移,并推導出平拋運動的軌跡方程。1.水平拋出的小球到達A點時,在圖中畫出它在運動t這段時間的位移。2.從O點到A的位移(合位移)沿兩個分運動的方向分解,畫出位移分解的平行四邊形,如圖。[合作探究]依據(jù)兩個分運動方向的受力特點,以及合矢量與分矢量的關系,填寫表格中各位移的大小及方向速度規(guī)律位移規(guī)律水平方向vx=v0x=豎直方向vy=gty=合運動大小v==l=方向tanθ==[科學推導][溝通探討]若初速度增大,軌跡形態(tài)將如何變更?設想運動物體處在重力加速度比較小的環(huán)境中,軌跡又將如何變更?[難點突破講解]平拋運動的結論:(1)平拋運動的時間:t=,只由高度確定,與初速度無關。(2)水平位移(射程):x=v0t=v0,由初速度和高度共同確定。(3)落地速度:v==,與水平方向的夾角為θ,tanθ==,落地速度由初速度和高度共同確定。平拋運動的兩個推論:(1)做平拋運動的物體在某時刻,其速度方向與水平方向的夾角為θ,位移與水平方向的夾角為α,則有tanθ=2tanα。(2)做平拋運動的物體在隨意時刻的速度的反向延長線肯定通過此時水平位移的中點?！纠}2】如圖,某同學利用無人機玩“投彈”嬉戲。無人機以v0=2m/s的速度水平向右勻速飛行,在某時刻釋放了一個小球。此時無人機到水平地面的距離h=20m,空氣阻力忽視不計,g取10m/s2。(1)求小球下落的時間。(2)求小球釋放點與落地點間的水平距離。五、一般的拋體運動[問題]斜拋運動的物體受力狀況是什么樣的?加速度又如何?假如斜拋物體的初速度v0與水平方向的夾角為θ,如何表示斜拋運動的速度?[學以致用]如圖所示,排球場總長為18m,設網(wǎng)的高度為2m,運動員站在離網(wǎng)3m遠的線上正對網(wǎng)向上豎直跳起把球水平擊出,不計空氣阻力,g取10m/s2。(1)設擊球點在3m線正上方的高度為2.5m,問球被水平擊出的速度在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不出界?(2)若擊球點在3m線正上方的高度小于某個值,那么無論球被水平擊出的速度多大,球不是觸網(wǎng)就是出界,試求出此高度。參考答案一、課前打算2.平拋斜拋3.(1)重(2)勻速直線運動自由落體運動三、科學推理平拋運動的速度[情境設問]1.以擊球點為原點,以初速度v0的方向為x軸方向,豎直向下的方向為y軸方向,建立平面直角坐標系。[情境設問]2.排球在水平方向不受力,故在x方向的加速度是0,排球以速度v0飛出,所以它將保持v0不變,與時間t無關,即做勻速直線運動。排球在y方向只受重力,由牛頓其次定律知a=g,在y方向的分初速度是0,所以y方向做自由落體運動。[提出問題]水平分速度vx=v0豎直分速度vy=gt依據(jù)勾股定理有v==[合作探究]速度規(guī)律位移規(guī)律水平方向vx=v0x=v0t豎直方向vy=gty=gt2合運動大小v==l=方向tanθ==tanα==【例題1】例題解答:以拋出時物體的位置O為原點,建立平面直角坐標系,x軸沿初速度方向,y軸豎直向下。落地時,物體在水平方向的分速度vx=v0=10m/s依據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律,落地時物體在豎直方向的分速度vy滿意以下關系-0=2gh由此解出vy==m/s=14.1m/stanθ===1.