高中物理必修2《質(zhì)點在平面內(nèi)的運動》教案
教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
1.理解平拋運動是加速度為g的勻變速運動，其水平方向是勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動.
2.了解斜拋運動及運動的合成與分解的遷移應(yīng)用.
過程與方法
會用平拋運動的規(guī)律解答相關(guān)問題，以數(shù)學(xué)中的拋物線方程及圖象為工具建立物理模型，理解拋體運動的規(guī)律及處理方法.
情感、態(tài)度與價值觀
1.體會各學(xué)科之間的聯(lián)系與發(fā)展，培養(yǎng)空間想象能力和數(shù)學(xué)計算能力以及知識方法的應(yīng)用能力.
2.領(lǐng)略拋體運動的對稱與和諧，培養(yǎng)對科學(xué)的好奇心和求知欲.
教學(xué)重難點
1.知道什么是拋體運動，什么是平拋運動.知道平拋運動是勻變速曲線運動，加速度為g.
2.用運動的分解、合成結(jié)合牛頓運動定律研究拋體運動的特點，知道平拋運動可分為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動.
3.能應(yīng)用平拋運動的規(guī)律交流討論并解決實際問題.在得出平拋運動規(guī)律的基礎(chǔ)上進而分析斜拋運動.掌握研究拋體運動的一般方法.
教學(xué)過程
一、拋體運動
探究交流:體育運動中投擲的鏈球、鉛球、鐵餅、標(biāo)槍等(如圖所示)，都可以看做是拋體運動嗎?都可以看成是平拋運動嗎?
1.基本知識
(1)定義
以一定的速度將物體拋出，物體只受重力作用的運動.
(2)平拋運動
初速度沿水平方向的拋體運動.
(3)平拋運動的特點
①初速度沿水平方向.②只受重力作用.
2.思考判斷
(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垂直.(√)
二、平拋運動的速度
1.基本知識
將物體以初速度v0水平拋出，由于物體只受重力作用，t時刻的速度為：
(1)水平方向：vx=v0.
(2)豎直方向：vy=gt.
(4)速度變化特點：由于平拋運動的物體只受重力作用，所以其加速度恒為g，因此在平拋運動中速度的變化量Δv=gΔt，由于g是常量，所以任意兩個相等的時間間隔內(nèi)速度的變化量相等，方向豎直向下，即任意兩個相等的時間間隔內(nèi)速度的變化相同，如圖所示.
2.思考判斷
(1)平拋運動的物體初速度越大，下落得越快.(×)
(2)做平拋運動的物體下落時，速度與水平方向的夾角θ越來越大.(√)
(3)如果下落時間較長，平拋運動的物體的速度方向變?yōu)樨Q直方向.(×)
3.探究交流
平拋運動中，豎直方向的分速度vy=gt，除該公式外，還有求vy的公式嗎?
【提示】 由于豎直分運動是自由落體運動，所以
例：關(guān)于平拋物體的運動，以下說法正確的是()
A.做平拋運動的物體，速度和加速度都隨時間的增加而增大
B.做平拋運動的物體僅受到重力的作用，所以加速度保持不變
C.平拋物體的運動是勻變速運動
D.平拋物體的運動是變加速運動
【答案】 BC
三、平拋運動的位移
1.基本知識
將物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)時間t物體的位移為：
2.思考判斷
(1)平拋運動合位移的方向與合速度的方向一致.(×)
(2)平拋運動合位移的大小等于物體的路程.(×)
(3)平拋運動中，初速度越大，落地時間越長.(×)
3.探究交流
飛機向某災(zāi)區(qū)投放救災(zāi)物資，要使物資準(zhǔn)確落到指定地點，是飛到目標(biāo)正上方投放，還是提前投放?
【提示】 物資離開飛機前具有與飛機相同的水平方向的速度，當(dāng)離開飛機后，由于慣性，它們?nèi)匀灰３衷械乃较蚯暗倪\動速度，另外，物資又受到重力作用，于是物資一方面在水平方向向前運動，另一方面向下加速運動，因此，只有提前投放，才能使物資準(zhǔn)確落到指定地方.
4.小結(jié)：平拋運動的特點
1.速度特點：平拋運動的速度大小和方向都不斷變化，故它是變速運動.
2.軌跡特點：平拋運動的運動軌跡是曲線，故它是曲線運動.
3.加速度特點：平拋運動的加速度為自由落體加速度，恒定不變，故它是勻變速運動.
綜上所述，平拋運動的性質(zhì)為勻變速曲線運動.
例：關(guān)于平拋運動，下列說法正確的是()
A.平拋運動是勻變速運動
B.平拋運動是變加速運動
C.任意兩段時間內(nèi)加速度相同
D.任意兩段相等時間內(nèi)速度變化相同
【答案】 ACD
四、平拋運動的研究方法和規(guī)律
【問題導(dǎo)思】
1.如何研究平拋運動比較簡單?
2.平拋運動的合速度、合位移怎么求出?
3.試推導(dǎo)平拋運動的軌跡方程.
1.平拋運動的研究方法
(1)由于平拋運動是勻變速曲線運動，速度、位移的方向時刻發(fā)生變化，無法直接應(yīng)用運動學(xué)公式，因此研究平拋運動問題時采用運動分解的方法.
(2)平拋運動一般分解為豎直方向上的自由落體運動和水平方向上的勻速直線運動.
2.平拋運動的規(guī)律
(1)分運動
五、平拋運動的幾個重要推論
【問題導(dǎo)思】
1.平拋運動的飛行時間與初速度有關(guān)嗎?
2.平拋運動的落地速度決定于哪些因素?
3.平拋運動的速度偏向角與位移偏向角間的關(guān)系如何?
1.平拋運動的時間
A.tan φ=sin θ B.tan φ=cos θ
C.tan φ=tan θ D.tan φ=2tan θ
【答案】 D
六、平拋運動的臨界問題
例：如圖所示，女排比賽時，排球場總長為18 m，設(shè)球網(wǎng)高度為2 m，運動員站在網(wǎng)前3 m處正對球網(wǎng)跳起將球水平擊出.若擊球的高度為2.5 m，為使球既不觸網(wǎng)又不越界，求球的速度范圍.
2.思考判斷
(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.(√)
3.探究交流
對斜上拋運動，有一個最高點，該點的速度是零嗎?為什么
【提示】 在斜上拋運動的最高點，豎直分速度為零.水平分速度等于v0cos θ.故該點的速度v=v0cosθ.
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教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
1.理解平拋運動是加速度為g的勻變速運動，其水平方向是勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動.
2.了解斜拋運動及運動的合成與分解的遷移應(yīng)用.
過程與方法
會用平拋運動的規(guī)律解答相關(guān)問題，以數(shù)學(xué)中的拋物線方程及圖象為工具建立物理模型，理解拋體運動的規(guī)律及處理方法.
情感、態(tài)度與價值觀
1.體會各學(xué)科之間的聯(lián)系與發(fā)展，培養(yǎng)空間想象能力和數(shù)學(xué)計算能力以及知識方法的應(yīng)用能力.
2.領(lǐng)略拋體運動的對稱與和諧，培養(yǎng)對科學(xué)的好奇心和求知欲.
教學(xué)重難點
1.知道什么是拋體運動，什么是平拋運動.知道平拋運動是勻變速曲線運動，加速度為g.
2.用運動的分解、合成結(jié)合牛頓運動定律研究拋體運動的特點，知道平拋運動可分為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動.
3.能應(yīng)用平拋運動的規(guī)律交流討論并解決實際問題.在得出平拋運動規(guī)律的基礎(chǔ)上進而分析斜拋運動.掌握研究拋體運動的一般方法.
教學(xué)過程
一、拋體運動
探究交流:體育運動中投擲的鏈球、鉛球、鐵餅、標(biāo)槍等(如圖所示)，都可以看做是拋體運動嗎?都可以看成是平拋運動嗎?
1.基本知識
(1)定義
以一定的速度將物體拋出，物體只受重力作用的運動.
(2)平拋運動
初速度沿水平方向的拋體運動.
(3)平拋運動的特點
①初速度沿水平方向.②只受重力作用.
2.思考判斷
(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垂直.(√)
二、平拋運動的速度
1.基本知識
將物體以初速度v0水平拋出，由于物體只受重力作用，t時刻的速度為：
(1)水平方向：vx=v0.
(2)豎直方向：vy=gt.
(4)速度變化特點：由于平拋運動的物體只受重力作用，所以其加速度恒為g，因此在平拋運動中速度的變化量Δv=gΔt，由于g是常量，所以任意兩個相等的時間間隔內(nèi)速度的變化量相等，方向豎直向下，即任意兩個相等的時間間隔內(nèi)速度的變化相同，如圖所示.
2.思考判斷
(1)平拋運動的物體初速度越大，下落得越快.(×)
(2)做平拋運動的物體下落時，速度與水平方向的夾角θ越來越大.(√)
(3)如果下落時間較長，平拋運動的物體的速度方向變?yōu)樨Q直方向.(×)
3.探究交流
平拋運動中，豎直方向的分速度vy=gt，除該公式外，還有求vy的公式嗎?
【提示】 由于豎直分運動是自由落體運動，所以
例：關(guān)于平拋物體的運動，以下說法正確的是()
A.做平拋運動的物體，速度和加速度都隨時間的增加而增大
B.做平拋運動的物體僅受到重力的作用，所以加速度保持不變
C.平拋物體的運動是勻變速運動
D.平拋物體的運動是變加速運動
【答案】 BC
三、平拋運動的位移
1.基本知識
將物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)時間t物體的位移為：
2.思考判斷
(1)平拋運動合位移的方向與合速度的方向一致.(×)
(2)平拋運動合位移的大小等于物體的路程.(×)
(3)平拋運動中，初速度越大，落地時間越長.(×)
3.探究交流
飛機向某災(zāi)區(qū)投放救災(zāi)物資，要使物資準(zhǔn)確落到指定地點，是飛到目標(biāo)正上方投放，還是提前投放?
【提示】 物資離開飛機前具有與飛機相同的水平方向的速度，當(dāng)離開飛機后，由于慣性，它們?nèi)匀灰３衷械乃较蚯暗倪\動速度，另外，物資又受到重力作用，于是物資一方面在水平方向向前運動，另一方面向下加速運動，因此，只有提前投放，才能使物資準(zhǔn)確落到指定地方.
4.小結(jié)：平拋運動的特點
1.速度特點：平拋運動的速度大小和方向都不斷變化，故它是變速運動.
2.軌跡特點：平拋運動的運動軌跡是曲線，故它是曲線運動.
3.加速度特點：平拋運動的加速度為自由落體加速度，恒定不變，故它是勻變速運動.
綜上所述，平拋運動的性質(zhì)為勻變速曲線運動.
例：關(guān)于平拋運動，下列說法正確的是()
A.平拋運動是勻變速運動
B.平拋運動是變加速運動
C.任意兩段時間內(nèi)加速度相同
D.任意兩段相等時間內(nèi)速度變化相同
【答案】 ACD
四、平拋運動的研究方法和規(guī)律
【問題導(dǎo)思】
1.如何研究平拋運動比較簡單?
2.平拋運動的合速度、合位移怎么求出?
3.試推導(dǎo)平拋運動的軌跡方程.
1.平拋運動的研究方法
(1)由于平拋運動是勻變速曲線運動，速度、位移的方向時刻發(fā)生變化，無法直接應(yīng)用運動學(xué)公式，因此研究平拋運動問題時采用運動分解的方法.
(2)平拋運動一般分解為豎直方向上的自由落體運動和水平方向上的勻速直線運動.
2.平拋運動的規(guī)律
(1)分運動
五、平拋運動的幾個重要推論
【問題導(dǎo)思】
1.平拋運動的飛行時間與初速度有關(guān)嗎?
2.平拋運動的落地速度決定于哪些因素?
3.平拋運動的速度偏向角與位移偏向角間的關(guān)系如何?
1.平拋運動的時間
A.tan φ=sin θ B.tan φ=cos θ
C.tan φ=tan θ D.tan φ=2tan θ
【答案】 D
六、平拋運動的臨界問題
例：如圖所示，女排比賽時，排球場總長為18 m，設(shè)球網(wǎng)高度為2 m，運動員站在網(wǎng)前3 m處正對球網(wǎng)跳起將球水平擊出.若擊球的高度為2.5 m，為使球既不觸網(wǎng)又不越界，求球的速度范圍.
2.思考判斷
(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.(√)
3.探究交流
對斜上拋運動，有一個最高點，該點的速度是零嗎?為什么
【提示】 在斜上拋運動的最高點，豎直分速度為零.水平分速度等于v0cos θ.故該點的速度v=v0cosθ.
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