资源简介

第五章　抛体运动
第4节　抛体运动的规律
教材分析
“平抛物体的运动”是一种比较基本的曲线运动，是运动的合成和分解知识的第一个具体实例应用，是研究抛体运动及其他曲线运动的前提，也是研究带电粒子在电场中运动的基础，在高中物理中从知识、方法和物理思想上讲都有极其重要的地位。
教学目标与核心素养
物理观念：用“演绎推理”的方法生成平抛运动的规律，使学生亲历物理观念建立的过程。
科学思维：利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透“化曲为直”“化繁为简”“等效替换”等重要的物理思想。
科学探究：通过实例分析再次体会平抛运动的规律。
科学态度与责任：通过对平抛运动的规律的建立，增强学生学习物理的兴趣，感受学习成功的快乐。
教学重难点
1.重点：平抛运动、抛体运动的特点和规律，应用平抛运动、抛体运动规律解决实际问题。
2.难点：让学生能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动和斜抛运动的一般规律。
课前准备：PPT
教学过程
【新课导入】
视频导入：北京2022冬奥会，中国运动员谷爱凌在自由式滑雪大跳台夺得金牌，通过视频，引导学生思考在谷爱凌从跳台飞到空中之后的运动情况，从而引入抛体运动。
【新课讲授】
一、平抛运动的特点和分解
1、运动特点
（1）只受重力；
（2）初速度沿水平方向与重力垂直;
（3）曲线运动
2、平抛运动的分解---运动的合成与分解
（1）平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
（2）两个分运动既具有独立性，又具有等时性。
二、平抛运动的速度
以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为 y 轴方向，建立平面直角坐标系
分析（1）由于物体受到的重力是竖直向下的，它在x方向的分力是0，根据牛顿运动定律，物体在x方向的加速度是0，所以水平方向做匀速直线运动。
（2）由于物体在x方向的分速度vx在运动开始的时候是v0，所以它将保持 v0 不变，与时间t无关，即：vx = v0
2、竖直方向上的速度
（1）在y方向受到的重力等于mg。以a表示物体在y方向的加速度，应用牛顿第二定律，得到mg＝ma，所以a＝g，即物体在竖直方向的加速度等于自由落体加速度。
（2）物体的初速度v0沿x方向，它在 y方向的分速度是0，所以，物体在y方向的分速度vy与时间t的关系是：vy＝gt
3、平抛运动的速度
根据矢量运算法则，由勾股定理可知：速度大小
速度的方向
【典型例题】1. 例1. 将一个物体以10 m/s的速度从20m的高度水平抛出，(不计空气阻力，取g=10m/s2)
求：（1）物体经过多久落到地面上
（2）物体落地瞬间的速度
（3）物体落地时的水平位移
解：以抛出时物体的位置O为原点，建立平面直角坐标系，x轴沿初速度方向，y 轴竖直向下。
（1）由
（2）
落地时，物体在水平方向的分速度vx＝v0＝10 m/s
速度偏转角的正切值为
(3)由
三.平抛运动的位移与轨迹
1、水平方向的位移:根据水平方向做匀速直线运动：由vx＝v0 得x = v0t
2、竖直方向上的位移:根据自由落体运动的知识可知，做平抛运动的物体的竖直分位移与时间的关系是 ：
3、位移大小
4、位移方向：
5、平抛轨迹:由 x=v0t（1） （2）
物体的位置是用它的坐标x、y描述的，所以，（1）（2）两式确定了物体在任意时刻t的位置和位移。
物体的位置和位移可以由x、y确定，物体的轨迹方程也可以由x、y确定。
消去t得：,平抛运动的轨迹是一条抛物线。
求位移的常见思路：化曲线运动为直线运动
平抛运动的结论：
(1)平抛运动的时间：t＝，只由高度决定，与初速度无关.
(2)水平位移(射程)：x＝v0t＝v0，由初速度和高度共同决定.
(3)落地速度：v＝＝，与水平方向的夹角为θ，tan θ＝＝，落地速度由初速度和高度共同决定
平抛运动的两个推论：
(1)做平抛运动的物体在某时刻，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，则有tan θ＝2tan α.
证明：如图所示，tan θ＝＝ ，tan α＝＝＝
所以tan θ＝2tan α.
(2)做平抛运动的物体在任意时刻的速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点.
证明：xA＝v0t，yA＝gt2，vy＝gt，又tan θ＝＝，解得xA′B＝＝.
【典型例题】例2：跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，现有某运动员从跳台a处以速度 沿水平方向飞出，3秒后在斜坡b处着陆，斜坡倾斜角度为。运动员可视为质点，空气阻力不计，， ，重力加速度。求：
（1）运动员在b处着陆瞬间的速度 ；
（2）ab之间的距离 。
答案：
竖直方向的速度为
速度偏转角的正切值为
（2）水平方向位移为
竖直方向位移为
三.一般的抛体运动
1、斜抛
物体被抛出时的速度v0不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方，在运动过程中只受重力，这种情况常称为斜抛。
2、特点
（1）在水平方向不受力，加速度是0；
（2）在竖直方向只受重力，加速度是g。
3、斜抛物体的速度：
初速度v0与水平方向的夹角为θ
(1)水平方向分速度v0x＝v0cosθ;
(2)竖直方向分速度v0y＝v0sinθ。
4、斜抛物体的轨迹
水平位移：x=v0cosθt
竖直位移：y= v0sinθ·t-gt2
消去t得：——斜抛运动的轨迹也是一条抛物线
5.斜抛运动的对称性
(1)时间对称：相对于轨迹最高点，两侧对称的上升时间等于下降时间.
(2)速度对称：相对于轨迹最高点，两侧对称的两点速度大小相等.
(3)轨迹对称：斜抛运动的轨迹相对于过最高点的竖直线对称.
6.斜抛运动的结论：
落回同一水平面的时间：t′＝，由竖直方向上的运动决定。
（2）射程：水平射程为x′＝vxt′＝，
（3）射高：竖直上抛的最大高度，为y′＝
四．课堂总结

展开更多......

收起↑