高中物理教科版 (2019)必修 第二册5 斜抛运动(选学)教案

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第二册5 斜抛运动(选学)教案，共7页。

教学目标
1．知道什么是斜抛运动。
2．能举例说明常见的斜抛运动。
3．归纳总结斜抛运动的特点和规律。
4．了解空气阻力对斜抛运动的影响。
教学重点
1．斜抛运动的规律的推导。
2．用运动的合成与分解方法处理斜抛运动。
教学难点
1．斜抛运动的规律的推导。
2．影响射高、射程的因素。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
创设情境
引入新课
播放一段视频（视频展示在各种不同情况下向垃圾桶投掷易拉罐的情形）。
视频播放完后引入本节新课：
师：在日常生活中的某些时候，我们也可以像视频中的这些小伙子们一样，挥手间就使得易拉罐在空中划出近乎完美的曲线后进入回收箱。同学们可曾意识到，这些细节里蕴藏了丰富的物理学知识，今天，我们就来探究一下易拉罐在空中所完成的运动——斜抛运动。
学生观看视频（斜抛运动）。
新课教学
复习：曲线运动、平抛运动。
师：在日常生活中，还有一些运动，比如，节日夜空中绽放的礼花、篮球比赛中被投向篮框的篮球和被推出去的铅球等，我们把这一类运动的理想化状态称为斜抛运动。
请同学们根据以下几个问题进行讨论、交流。
1．礼花刚在空中散开时；篮球、铅球刚要在空中运动时，是否具有一定的初速度？
2．这个初速度是沿水平方向还是其他方向？
3．铅球及篮球在空中的运动轨迹是什么样的？
4．这些物体在空中运动的过程中受到什么力的作用？
引导学生分析并归纳得出斜抛运动的概念。
斜抛运动：以一定的初速度将物体与水平方向成一定的角度斜向上抛出，物体仅在重力作用下所做的曲线运动。
学生对问题进行讨论、交流。
分析并归纳得出斜抛运动的概念：以一定的初速度将物体与水平方向成一定的角度斜向上抛出，物体仅在重力作用下所做的曲线运动叫斜抛运动。在这里忽略空气阻力对物体运动的影响，这是一种理想情况。
[讲述]：如果用带有频闪照相技术将小球做斜抛运动的过程拍摄下来就得到频闪照片，从照片中可看出这是一条对称的曲线，我们把这样的曲线称为抛物线。用什么方法研究这类运动较方便？
（回顾）师：带着这样的问题，我们来回顾一下前面已学过的平抛运动也是曲线运动，我们是用什么方法来研究、分析的？
有的学生答化曲为直，有的学生答用分解，有的不知道该怎样回答。
[讲述]：根据运动的独立性，把平抛运动正交分解为沿水平方向的匀速直线运动和沿竖直方向的自由落体运动。同学们可否来探究一下，为何我们要把平抛运动沿竖直方向和水平方向分解？我们可否采用类似的方法研究斜抛运动？
（复习平抛运动的处理方法）
引导学生探究：因为平抛运动只受竖直方向的重力作用，在竖直方向上的运动与自由落体运动相同，水平方向不受力的作用，根据运动的等时性和独立性，可以把平抛运动沿竖直方向和水平方向分解。
根据斜抛运动的定义，斜抛运动也是物体仅在重力作用下的曲线运动。故可以采用类似的方法研究斜抛运动。
新课教学
将频闪照片和印有方格坐标的薄纸分给学生，让学生按要求进行分析。
要求：1．将塑料纸覆盖在频闪照片上，用描迹法在塑料纸上画出斜抛运动的轨迹图。
2．在坐标纸上建立平面直角坐标系，画出小球所受的力。
3．标出小球的初速度V0方向，并将初速度V0进行正交分解，讨论、分析小球沿水平方向及竖直方向各做什么样的运动。
学生探究：将塑料纸覆盖在频闪照片上，用描迹法在塑料纸上画出斜抛运动的轨迹图，并以抛出点为原点建立平面直角坐标系，画出小球所受的力及初速度方向，将初速度V0进行正交分解，和同桌讨论、分析小球沿水平方向及竖直方向各做什么样的运动。
取几份学生做的分析图进行投影，并根据学生所做图的情况，在黑板上画出正确的图，引导学生对小球沿水平方向及竖直方向所做的运动进行分析。
[板书]
y
V0
θ
vx
vy
x
2．斜抛运动分解为：
水平方向——匀速直线运动
竖直方向——竖直上抛运动
分析归纳得出：
1．物体抛出方向与X轴正方向之间的夹角称为抛射角，用θ表示。
2．斜抛运动物体在水平方向不受力，以水平初速度VX做匀速直线运动；在竖直方向有方向向上的初速度vy，且受到重力的作用，因此做初速度为vy的竖直上抛运动。
引导学生推导出速度公式和位移公式来描述斜抛运动规律。
[板书]
学生在老师的引导下推导速度和位移公式。
[讲述]：师：从公式中可看出：当vy=0时，小球达到最高点，所用时间；小球自最高点自由落下所需时间，与上升到最高点所需时间相等，因此小球飞行时间为。小球能达到的最大高度（h）叫做射高；从抛出点到落地点的水平距离（s）叫做射程。
[板书]
y
x
V0
s
θ
h
新课教学
[讲述]师：我们知道，铅球、标枪、铁饼在空中的运动在忽略空气阻力等因素的情况下，所做的运动为斜抛运动。在田径运动会上，运动员投掷铅球、标枪、铁饼，都会非常注意投掷的角度。如果你参加学校田径运动会的投掷比赛，你知道怎样才能投掷得更远吗？
让学生先猜想、议论再请两个学生上台做游戏，一个用玩具手枪从同一水平线上的不同角度、不同的位置做射击，同时另一个学生剪断吊玩具熊的细线。
从游戏中看到的现象是：子弹不一定能打中玩具熊；能否射中与初速度v0、抛射角θ及射程有关。
[讲述]师：根据公式可以得出，斜抛运动中的射高和射程的大小与初速度v0、抛射角θ有很大的的关系，我们用实验进行探究。
探究实验一：探究射高、射程与初速度的关系。
h
θ
s
（引导学生：在实验中采用控制变量法，即先保持抛射角θ不变，探究射高、射程与初速度的关系；再保持初速度v0不变，探究射高、射程与抛射角的关系。）
1．探究射高h和射程s与初速度v0的关系：
（1）细玻璃容器内装有红墨水，用橡皮塞塞紧容器口，倒置于铁架台上；用注射针头连接软管组成喷水嘴。
（2）将木尺、量角器及喷水嘴固定在铁架台上，（喷水口与水平木尺等高，且尽量让容器口离固定点远点）在木尺末端的地面上放一水槽，如图所示。
2．保持喷水嘴方向不变，即抛射角不变，观察随着容器中水位的降低，喷出水流的初速度减小，水流的射程、射高的变化。
实验现象：初速度减小，水流的射程和射高都变小。
新课教学
探究实验二：探究射高、射程与抛射角的关系。
s
h
θ
2．探究射高h和射程s与抛射角θ的关系。
（1）将实验一的细玻璃容器、注射针头取下，改装，从小到大逐渐改变喷水嘴的与方向，观察水流的射程和射高的变化。
实验现象：在抛射角小于45°范围内，随着抛射角的增大，水流的射程增大，射高也增大；当抛射角等于45°时，射程达到最大；当抛射角超过45°，随着抛射角的增大，射程反而减小，射高仍增大；当抛射角等于90°时，射程为0，而射高达到最大；抛射角等于30°和等于60°时，射程一样。
归纳实验结论：斜抛运动中的射高和射程的大小与初速度和抛射角都有关，且初速度不变，当抛射角等于45°时，射程达到最大。
[板书]影响射高和射程的因素：初速度、抛射角
讲述：自然界里许多动物虽然不懂什么是射高、什么是射程，却在不自觉地在应用，比如青蛙跳跃时，常常取45°角，以便跳得更远。如图所示。
θ=300
θ=600
θ=450
学生观看图片。
[讲述]弹道曲线，师：实际上，在物体运动的过程中，特别是物体运动初速度很大时，其飞行的射高和射程比理论来得小。
y/km
x/km
5
3
3
6
新课教学
设问：为什么实际上物体在运动过程中的射程和射高都比理论上来得小？
引导学生进行分析。
理论抛物线
弹道
曲线
学生先议论，师生再共同分析：在前面讨论斜抛运动时，忽略了空气阻力的影响，如当物体的初速度较小时就可以忽略空气阻力的影响；当物体的初速度很大时，如射出的子弹、炮弹，空气阻力的影响很大，既影响了射高，也影响了射程，子弹或炮弹的运动轨迹不再是抛物线，通常称为弹道曲线。如图所示。
问题讨论：
在一次投篮游戏中，小刚同学调整好力度，将球从A点向篮筐B投去，结果球如图所示划着一条弧线飞到篮筐后方，已知A、B等高，请问：
（1）下次再投时，他应如何调整？
（2）若保持力度不变，要把球投入篮筐，他有几种投法？
B
A
了解空气阻力对斜抛运动的影响：物体在空气中运动时，会受到空气阻力的作用。空气阻力对物体运动的影响有时可以忽略。但是，像子弹或炮弹等物体，由于其飞行速度很大，空气阻力对它们的运动就会产生很大的影响。你能想象空气阻力对子弹运动的影响有多大吗？
课堂小结
课后找一个球，练习从不同角度及不同的速度进行投掷，体验射程、射高与抛射角及初速度的关系。
根据学生的讨论，对本节课所学的知识进行小结。