物理人教版高中必修二（2019年新編）5-4 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 教案

第五章第四節(jié)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【教學(xué)目標(biāo)】1.知道拋體運(yùn)動(dòng)只受重力作用。2.理解拋體運(yùn)動(dòng)可以看作水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻變速運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，并且這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)互不影響。3.拋體運(yùn)動(dòng)的位置與速度，對(duì)一般拋體運(yùn)動(dòng)的研究體會(huì)?！竞诵乃仞B(yǎng)發(fā)展】核心知識(shí)1．理解平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，其加速度為g。2．掌握拋體運(yùn)動(dòng)的位置與速度的關(guān)系。3.一般拋體運(yùn)動(dòng)的研究。核心能力1．掌握平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠運(yùn)用平拋規(guī)律解決有關(guān)問(wèn)題。2．通過(guò)例題分析再次體會(huì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。學(xué)會(huì)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解來(lái)分析解決拋體運(yùn)動(dòng)?？茖W(xué)品質(zhì)1．有參與實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律的熱情，從而能更方便地解決實(shí)際問(wèn)題。2．鍛煉學(xué)生在物理研究過(guò)程中充分利用數(shù)學(xué)工具的習(xí)慣。【教學(xué)重點(diǎn)】1.分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。2.拋體運(yùn)動(dòng)的位置與速度的關(guān)系?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1.應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?！窘虒W(xué)方法】教師啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。探究法、討論法、實(shí)驗(yàn)法。（一）新課導(dǎo)入上一節(jié)我們已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究出平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向和水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有了感性認(rèn)識(shí)．這一節(jié)我們將從理論上對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律作進(jìn)一步分析，學(xué)習(xí)和體會(huì)在水平面上應(yīng)用牛頓定律的方法，并通過(guò)應(yīng)用此方法去分析沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)的拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。（二）新課內(nèi)容一、平拋運(yùn)動(dòng)物體的速度根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向的規(guī)律，可以求出物體在任意時(shí)刻水平方向和豎直方向的速度為vx=v0vy=gt物體在任意時(shí)刻的速度（即合速度）可以按照勾股定理求得，由圖可得與水平方向的夾角為tanθ＝eq\f(vy,vx)＝eq\f(gt,v0)。例題1：從離地高80m處水平拋出一個(gè)物體，3s末物體的速度大小為50m/s，取g＝10m/s2。求：（1）物體拋出時(shí)的初速度大??；（2）3s末物體的速度與水平方向的夾角的正切值。解析：（1）由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知v＝eq\r(veq\o\al(2,x)＋veq\o\al(2,y))3s末v＝50m/s，vy＝gt＝30m/s解得v0＝vx＝40m/s（2）3s末物體的速度與水平方向的夾角的正切值tanθ＝eq\f(vy,vx)＝0.75二、平拋運(yùn)動(dòng)物體的位置做平拋運(yùn)動(dòng)的物體由于水平方向不受力的作用，根據(jù)牛頓第一定律，物體在水平方向做的是勻速運(yùn)動(dòng)；在豎直方向，物體沒(méi)有初速度，但受到重力作用，所以物體在豎直方向做的是自由落體運(yùn)動(dòng)。如果以水平方向?yàn)閤軸，以豎直向下為y軸，以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，并從這一時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，則物體在任意時(shí)刻的坐標(biāo)為：x=vt（１）（２）三、平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡由（１）（２）兩式消去t可以得到，對(duì)于一個(gè)具體的平拋運(yùn)動(dòng)，v和g是常數(shù)，所以這是初中學(xué)過(guò)的拋物線方程，即平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一段拋物線。例題2：一架裝載救災(zāi)物資的飛機(jī)，在距地面500m的高處，以80m/s的水平速度飛行。為了使救援物資準(zhǔn)確地投中地面目標(biāo)，飛行員應(yīng)在距目標(biāo)水平距離多遠(yuǎn)的地方投出物資？(不計(jì)空氣阻力)解析：如圖所示，在地面上的觀察者看來(lái)，從飛機(jī)上落下的物資在離開(kāi)飛機(jī)前具有與飛機(jī)相同的水平速度。由于不計(jì)空氣阻力，物資在離開(kāi)水平飛行的飛機(jī)后做平拋運(yùn)動(dòng)。由H＝eq\f(1,2)gt2得物資在空中飛行的時(shí)間t＝eq\r(\f(2H,g))＝eq\r(\f(2×500,10))s＝10s設(shè)投出物資處距目標(biāo)的水平距離為x，由于物資在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，則x＝v0t＝80×10m＝800m即飛行員應(yīng)在距目標(biāo)的水平距離為800m遠(yuǎn)的地方投出救援物資。答案：800m四、一般的拋體運(yùn)動(dòng)１．兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)我們可以把斜向初速度分解為水平方向和豎直方向，水平方向由于不受力，仍然做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向由于受到重力作用，做的是加速度為g的豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng)。２．斜拋運(yùn)動(dòng)的位置我們以斜向上拋為例，與平拋類似建坐標(biāo)系，如圖。因?yàn)関x=vcosθ，vy=vsinθ。所以x=vcosθ·t３．斜拋運(yùn)動(dòng)的速度在任意時(shí)刻兩個(gè)方向的速度分別為vx=vcosθvy=vsinθ-gt物體的實(shí)際速度（即合速度）為方向根據(jù)兩個(gè)分速度決定。例題3：從某高處以6m/s的初速度、以30°拋射角斜向上拋出一石子，落地時(shí)石子的速度方向和水平線的夾角為60°，求石子在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和拋出點(diǎn)離地面的高度(g取10m/s2)。解析：如圖所示，石子落地時(shí)的速度方向和水平線的夾角為60°，則eq\f(vy,vx)＝eq\r(3)，即vy＝eq\r(3)vx＝eq\r(3)v0cos30°＝eq\r(3)×6×eq\f(\r(3),2)m/s＝9m/s。取豎直向上為正方向，落地時(shí)豎直速度向下，則－vy＝v0sin30°－gt，得t＝1.2s。由豎直方向位移公式得h＝v0sin30°×t－eq\f(1,2)gt2＝3×1.2m－5×1.22m＝－3.6m，負(fù)號(hào)表示落地點(diǎn)比拋出點(diǎn)低。答案：1.2s3.6m五、課堂小練1．關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以下說(shuō)法中正確的是()A．變加速運(yùn)動(dòng)B．勻變速運(yùn)動(dòng)C．勻速率曲線運(yùn)動(dòng)D．可能是兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)解析：選B平拋運(yùn)動(dòng)是水平拋出且只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，所以是加速度恒為g的勻變速運(yùn)動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤，B正確。平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．以速度v0水平拋出一球，某時(shí)刻其豎直分位移與水平分位移相等，則下列判斷中錯(cuò)誤的是()A．豎直分速度等于水平分速度B．此時(shí)球的速度大小為eq\r(5)v0C．運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(2v0,g)D．運(yùn)動(dòng)的位移為eq\f(2\r(2)v02,g)解析：選A設(shè)水平速度為v0，下落的時(shí)間為t，由題意得v0t＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝eq\f(2v0,g)，豎直分速度為vy＝2v0，所以A錯(cuò)，C正確；速度v＝eq\r(vx2＋vy2)＝eq\r(5)v0；位移s＝eq\r(x2＋y2)＝eq\f(2\r(2)v02,g)，所以B、D正確。3.一架飛機(jī)水平勻速飛行，從飛機(jī)上每隔1s釋放一個(gè)鐵球，先后共釋放4個(gè)。若不計(jì)空氣阻力，從地面上觀察4個(gè)球（）A.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線，它們的落地點(diǎn)是等間距的B.在空中任何時(shí)刻總是排成拋物線，它們落地點(diǎn)是不等間距的C.在空中任何時(shí)刻總在飛機(jī)正下方，排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是等間距的D.在空中任何時(shí)刻總在飛機(jī)正下方，排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是不等間距的解析：C項(xiàng)正確。因?yàn)殍F球從飛機(jī)上釋放后做平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上具有與飛機(jī)相同的速度，不論鐵球何時(shí)從飛機(jī)上釋放，鐵球與飛機(jī)在水平方向上都無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。鐵球同時(shí)還做自由落體運(yùn)動(dòng)，它在豎直方向?qū)㈦x飛機(jī)越來(lái)越遠(yuǎn)，所以4個(gè)球在落地前始終處于飛機(jī)的正下方，而排成一條豎直直線，又因?yàn)閺娘w機(jī)上每隔1s釋放一個(gè)球，而每個(gè)球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間又是相等的，所以這4個(gè)球落地的時(shí)間也依次相差1s，而4個(gè)鐵球在水平方向上的速度都相同，它們的落地點(diǎn)必然是等間距的.若以飛機(jī)為參考系觀察4個(gè)鐵球都做自由落體運(yùn)動(dòng)。4．如圖所示，飛機(jī)距地面高度H＝500m，水平飛行速度v1＝100m/s，追一輛速度為v2＝20m/s同向行駛的汽車(chē)，欲使炸彈擊中汽車(chē)，飛機(jī)應(yīng)在距汽車(chē)水平距離多遠(yuǎn)處投彈？(g取10m/s2)解析：炸彈離開(kāi)飛機(jī)后做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，在水平方向上以飛機(jī)的速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由H＝eq\f(1,2)gt2得炸彈在空中的飛行時(shí)間為t＝eq\r(\f(2H,g))＝eq\r(\f(2×500,10))s＝10s。10s內(nèi)在水平方向上炸彈和汽車(chē)的位移分別為v1t和v2t，要使炸彈擊中汽車(chē)，則飛機(jī)投彈的位置距汽車(chē)的水平距離為x＝v1t－v2t＝(v1－v2)t＝(100－20)×10m＝800m。答案：800m5.如圖所示，以9.8m/s的水平初速度拋出的物體，飛行一段時(shí)間后，垂直地撞在傾角θ＝30°的斜面上，則物體飛行的時(shí)間是多少?解析：平拋物體的運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以撞在斜面上時(shí)，水平方向速度vx＝9.8m/s，合速度垂直于斜面，即合速度v與vx（水平方向）成α＝60°角，見(jiàn)圖。所以豎直方向速度vy＝vxtan60°＝9.8m/s又因?yàn)関y＝gt，所以t＝＝s＝s因?yàn)榉诌\(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)等時(shí)，故物體飛行時(shí)間是s.【答案】s六、板書(shū)設(shè)計(jì)、作業(yè)布置課堂作業(yè)：