高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 生活和生产中的抛体运动教案

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 生活和生产中的抛体运动教案，共6页。教案主要包含了一般的抛体运动，生活中的抛体运动等内容，欢迎下载使用。

1. 知道什么是抛体运动、竖直上抛运动、斜抛运动。
2. 掌握竖直上抛运动的处理方法和斜抛运动的研究方法。
3. 会分析生活和生产中的抛体运动。
教学重难点
教学重点
斜抛运动的研究方法
教学难点
斜抛运动的研究方法
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：播放有关排球比赛的视频。
教师活动：仔细观察视频，你会发现排球的运动是一般的抛体运动，有时还会是平抛运动。如果运动员沿水平方向击球，在不计空气阻力的情况下，要使排球既能过网，又不出界，需要考虑哪些因素？如何估算球落地时的速度大小？
讲授新课
教师活动：讲解抛体运动等相关概念。
将物体以一定的初速度向空中抛出，仅在重力作用下物体所做的运动称为抛体运动。根据初速度方向是竖直向上、竖直向下、水平或与水平方向成一定的夹角，抛体运动可分为竖直上抛、竖直下抛、平抛和斜抛。
一、一般的抛体运动
教师设问：如果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（这种情况常称为斜抛），这时它的速度和位移分别是怎样的？我们应如何分析它的运动。
学生活动：思考老师所提问题。
要分析物体的运动，需要知道物体的初速度和加速度。而加速度是由物体的受力状况决定的，故仍然需要从物体的受力状况开始着手。
在水平方向不受力，加速度是0；在竖直方向只受重力，加速度是g。
如图所示，以物体的初速度的方向为x轴正方向，以竖直向上为y轴正方向建立平面直角坐标系数。设此物体的初速度与水平方向的夹角为θ。此物体在水平方向上速度为
vx=v0csθ
在竖直方向上的速度为
vy=v0sinθ-gt
在水平方向上的位移为
vx=v0csθ t
在竖直方向上的位移为

教师活动：简单提一下向程和射高的概念，让学生计算平抛运动的射程和射高。
从抛出点的水平面到物体运动轨迹最高点间的高度差叫做射高。地面抛出的物体被抛出的地点到落地点间的水平距离称射程。
学生活动：计算斜抛运动的射程和射高。
师生活动：教师提问部分学生展示自己的计算过程和结果。
做斜抛运动的物体在竖直方向上做匀减速运动，根据它的初速度和加速度即可求出它在空中飞行的时间。
设向上为正，物体在竖直方向上的初速度为v0sinθ，末速度为-v0sinθ，加速度为-g。于是根据速度与时间的关系有

式中的初速度和加速度均为代数量。解上式得

于是可得做斜抛运动的物体的射程为

斜抛运动的物体在竖直方向上速度减为0所用的时间即为此物体达到最高点所用的时间。这时此物体所处的高度即为斜抛运动的射高。
在竖直方向上，由位移速度的关系

解得斜抛运动的射高为

二、生活中的抛体运动
2.1 喷泉
教师活动：播放喷泉的视频。
教师设问：假设喷泉的水柱是竖直向上喷的。设水柱上升的最大的高度为H，水柱的初速度为v0。请大家探讨一下H与v0的关系。
学生活动：思考并计算老师所提问题。
师生活动：教师让部分学生讲解自己的计算过程和结果。
教师活动：理答。
由速度与位移的关系

解得

教师设问：如何求解水从喷出到落回喷出处所用的时间？
学生活动：思考并计算老师所提问题。
教师设问：对于弧形喷泉，喷泉的最大高度与初速度有怎样的关系？
2.2 跳远
师生活动：创设跳远的情境，让学生探究跳远的距离与起跳夹角和初速度大小的关系。
假设人起跳时初速度的大小为v0，初速度与水平方向的夹角为θ，跳远的距离为L。
学生活动：思考老师所提问题。
设向上为正，人在竖直方向上的初速度为v0sinθ，末速度为-v0sinθ，加速度为-g。于是根据速度与时间的关系有

式中的初速度和加速度均为代数量。解上式得

于是可得做斜抛运动的物体的射程为

由上式可知，在初速度一定时，当2θ=90°，即θ=45°时，L取最大值。同时，当起跳夹角一定时，初速度越大，L越大。
2.3 生活中的抛体运动
教师活动：指出抛体运动，不论是平抛运动还是斜抛运动都是理想化的模型。并不是所有的过程都可看成平抛运动或斜抛运动。
师生活动：列举生活中的抛体运动的其他实例。
典题剖析
例1 关于斜抛运动，下列说法中正确的是( )
A．物体抛出后，速度增大，加速度减小
B．物体抛出后，速度先减小，再增大
C．物体抛出后，沿着轨迹的切线方向，先做减速运动，再做加速运动，加速度始终沿着切线方向
D．斜抛物体的运动是匀变速运动
答案：D
解析：斜抛物体的运动在水平方向是匀速直线运动，竖直方向是竖直上抛或竖直下抛运动，抛出后只受重力，故加速度恒定。若是斜上抛运动则竖直分速度先减小后增大，若是斜下抛运动则竖直分速度一直增大，故A、B、C项错误。由于斜抛运动的物体只受重力的作用且与初速度方向不共线，故做匀变速运动，D项正确。
例2 斜上抛物体到达最高点时速度为v＝24 m/s，落地时速度为vt＝30 m/s。如图所示。试求：(g取10 m/s2)
(1)物体抛出时速度的大小和方向；
(2)物体在空中的飞行时间；
(3)射高Y和射程X。
解：(1)由对称性知v0＝vt＝30 m/s，v0x＝v＝24 m/s，则v0y＝18 m/s。
故v0与x轴正方向夹角tan α＝eq \f(v0y,v0x)＝eq \f(3,4)，故α＝37°。
(2)由斜抛知识知
t＝eq \f(2v0y,g)＝eq \f(2×18,10) s＝3.6 s
(3)射高
Y＝eq \f(v\\al(2,0y),2g)＝16.2 m
射程
X＝v0xt＝86.4 m
课堂小结
抛体运动是理想化模型。
处理抛体运动问题的主导思想就是将运动在水平方向和竖直方向上分解。