高中物理必修二教案-1.2 运动的合成与分解2-教科版

第一章抛体运动
第三节平抛运动
教学目标：1.理解平抛运动的条件和运动特点．
2．理解平抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动，并且这两个分运动互不影响．
3．会用平抛运动的规律解答相关问题．
教学重点：理解平抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动，并且这两个分运动互不影响．
教学难点：会用平抛运动的规律解答相关问题
教学方法：为了发挥教师的主导作用和学生的主体地位，突出重点、突破难点，主要以探究式和情景创设教学方法，培养学生的逻辑思维能力。

教学过程：
平抛运动的定义及特点
引入新课：播放飞机投弹视频
[先填空]
1．定义
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气的阻力，
物体只在重力作用下所做的运动叫做平抛运动．
2．物体做平抛运动的条件
(1)初速度方向水平．
(2)只受重力作用．
3．特点
(1)水平方向上：不受力，有初速度，做匀速直线运动．
(2)竖直方向上：只受重力，无初速度，做自由落体运动．
4．运动性质
(1)平抛运动的轨迹是一条抛物线．
(2)平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动．
[再判断]
1．水平抛出的物体所做的运动就是平抛运动．(×)
2．平抛运动的速度变化仅在竖直方向上．(√)
3．平抛运动是曲线运动，故物体受到的力的方向一定不断变化．(×)
[后思考]
在羽毛球比赛中，水平击出的羽毛球在空中的运动是平抛运动吗？
【提示】羽毛球在空中运动时除受重力外，所受空气阻力不能忽略，故不是平抛运动．
[合作探讨]
如图1-3-1所示，一人正练习投掷飞镖，请思考：
图1-3-1
探讨1：飞镖投出后，其加速度的大小和方向是怎样的？
【提示】忽略空气阻力，飞镖投出后只受重力作用，故加速度大小为g，方向竖直向下．
探讨2：飞镖的运动是匀变速运动，还是变加速运动？
【提示】飞镖的运动是匀变速运动．
1．(多选)关于平抛物体的运动，以下说法正确的是()
A．做平抛运动的物体，速度和加速度都随时间的增加而增大B．做平抛运动的物体仅受到重力的作用，所以加速度保持不变
C．平抛物体的运动是匀变速运动
D．平抛物体的运动是变加速运动
【解析】做平抛运动的物体，速度随时间不断增大，但由于只受恒定不变的重力作用，所以加速度是恒定不变的，选项A 错误，B正确；平抛运动是加速度恒定不变的曲线运动，所以它是匀变速曲线运动，选项C正确，D错误．【答案】BC 2．如图所示，人站在平台上平抛一小球，球离手的速度为v1，落地时的速度为v2，不计空气阻力，图中能表示出速度矢量的演变过程的是()
A B C D
【解析】做平抛运动的物体加速度恒为g，则速度的变化Δv ＝gΔt，方向始终竖直向下，故选项C正确．【答案】C
平抛运动的规律
播放视频：平抛运动
[先填空]
1．平抛运动的速度变化规律(如图1-3-2所示)
图1-3-2
(1)水平分速度：v x＝v0.
(2)竖直分速度：v y＝gt.
(3)合速度：v t＝v2x＋v2y，
速度偏向角：任意时刻速度方向与水平方向的夹角tan θ＝v y v x.
2．平抛运动的位移变化规律(如图1-3-3所示)
图1-3-3 (1)水平分位移：x＝v0t.
(2)竖直分位移：y＝1
2gt
2.
(3)合位移：s＝x2＋y2，
位移偏向角：任意时刻位移方向与水平方向的夹角tan α＝y x.
[再判断]
1．平抛运动的初速度越大，下落得越快．(×)
2．做平抛运动的物体下落时，速度与水平方向的夹角θ越来越大．(√)
3．如果下落时间足够长，平抛运动的物体的速度方向变为竖直方向．(×)
[后思考]
一只松鼠攀在山崖的树上，看到猎人对着它水平射出子弹的火光后，立即松手从树上掉落．松鼠能逃离被击中的厄运吗？
【提示】不能．因为水平射出的子弹，在竖直方向做自由落体运动，在相同时间内下落的高度与松鼠下落的高度相同，子弹恰好击中松鼠．
[合作探讨]
跳台滑雪是勇敢者的运动．在利用山势特别建造的跳台上，运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上(未画出)获得高速后水平飞出，运动员的运动可看作平抛运动．如图1-3-4所示．请思考：
图1-3-4
探讨1：运动员空中运动的时间、水平位移和落地速度由哪些因素决定？
【提示】平抛运动的时间由下落高度y决定，水平位移和落地速度则由初速度v0和下落高度y共同决定．
探讨2：运动员从斜面上的A点水平飞出，到运动员再次落到斜面上，他的竖直分位移与水平分位移比值是多少？
【提示】运动员再次落到斜面上时，他的竖直分位移与水平分位移的比值为tan θ.
[核心点击]
1.平抛运动的两个重要推论
(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图1-3-5中A点和B点所示．
图1-3-5
(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，如图1-3-6所示，则tan θ＝2tan α.
图1-3-6
3．做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是()
A．大小相等，方向相同
B．大小不等，方向不同
C．大小相等，方向不同
D．大小不等，方向相同
【解析】在平抛运动中速度的变化量Δv＝gΔt，所以每秒内的速度变化量大小都等于9.8 m/s，方向都是竖直向下，选项A正确．【答案】A
注意
1．平抛运动水平速度v x＝v0，竖直方向速度v y＝gt.合速度v ＝v20＋v2y.
2．平抛运动是匀变速曲线运动，每秒速度的增量总是相同的．3．平抛运动速度的方向随时间的变化而变化，速度偏向角tan
θ＝v y
v0＝gt
v0.
实验：研究平抛运动
1．实验目的
(1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹．
(2)判断平抛运动的轨迹是否为抛物线．
(3)根据平抛运动的轨迹求其初速度．
2．实验原理
(1)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹．
(2)建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标x、y，据x＝v0t，y＝
1 2gt 2得初速度v0＝x
g
2y.
3．实验器材
斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角
板、铅笔、刻度尺．
播放视频：学生演示实验：平抛运动
1．实验步骤
(1)安装调平
将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端水平．如图1-3-7所示．
图1-3-7
(2)建坐标系
用图钉将坐标纸固定在木板上，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近．把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点O，O 点即为坐标原点，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的x轴．
(3)确定球的位置
将小球从斜槽上某一位置由静止释放，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值，然后让小球由同一位置自由滚下，用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点．用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置．
(4)描点得轨迹
取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹．
2．数据处理
(1)计算初速度
在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，并记录在预
先设计好的表格中，已知g值，利用公式y＝1
2gt
2和x＝v0t，求出
小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值．
(2)验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为y＝ax2，将某点(如B点)的坐标x、y 代入上式求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标近似都成立，则说明所描绘的曲线为抛物线．
3．误差分析
(1)斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动．
(2)确定小球运动的位置时不准确．
(3)量取轨迹上各点坐标时不准确．
4．图1-3-8甲是“研究平抛运动”的实验装置图．
图1-3-8
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛________．
(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s.
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s；B点的竖直分速度为________m/s.
【解析】(2)由x＝v0t，y＝1
2gt
2得v0＝x·
g
2y，将(32.0,19.6)
代入得v 0＝0.32×9.82×0.196
m/s ＝1.6 m/s. (3)由图(丙)可知，小球由A →B 和由 B →C 所用时间相等，且
有Δy ＝gT 2
，x ＝v 0T 解得v 0≈1.5 m/s ，v By ＝y AC 2T ≈2 m/s. 【答案】 (1)水平 初速度相同 (2)1.6
(3)1.5 2
研究平抛运动的注意事项
1．在实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的的方法是：让小球放在斜槽末端任一位置，看其是否能静止)．
2．方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直．
3．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下．
4．坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点．
5．小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角上一直到达右下角为宜．
6．在轨迹上选取离坐标原点O 点较远的一些来计算初速度．。