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2019-2020年高中物理《平拋運動》教案7 魯科版必修2 一、教學目標 1．物理知識方面的要求： （1）知道平拋運動形成的條件； （2）掌握平拋運動的分解方法及運動規(guī)律。 2．通過觀察演示實驗，概括出平拋物體運動的特征，培養(yǎng)學生觀察、分析能力；通過對教材上所附彩圖“平拋物體的閃光照片”的分析，或對平拋運動錄像片的慢放分析，啟發(fā)學生；處理物理問題可以利用各種技術手段來彌補我們感官功能上的不足，從而創(chuàng)造出新的研究方向和創(chuàng)造新的測量儀器。 3．利用已知的直線運動的規(guī)律來研究復雜的曲線運動，滲透物理學“化曲為直”、“化繁為簡”的方法及“等效代換”的思想。 二、重點、難點分析 1．重點是平拋運動的規(guī)律：物體（質點）的位置、速度如何隨時間變化，軌跡是如何形成的； 2．平拋運動是怎樣分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的？這是難點，也是教學的重點。 三、教具 1．演示平拋的物體與自由落體同時落地； 平拋與自由落體實驗器（包括兩個不同顏色、同樣大小的小球、小錘、支架等）； 2．演示平拋運動和它的兩個分運動： 平拋豎落演示器（包括電源、三個鋼球） 3．分析實驗數(shù)據(jù) （1）平拋物體的閃光照片（課本彩圖）、刻度尺、鉛筆； （2）演示實驗2的錄像片（有慢放鏡頭）。 4．分析平拋分運動 CAI課件（能分析演示水平勻速運動和豎直自由落體運動；也能演示第三冊（選修）p．63習題（8）描述的現(xiàn)象）。 四、主要教學過程 （一）引入新課 問：物體做曲線運動的條件是什么？ 引導回答：當運動物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直線上（成角度）時，物體就做曲線運動。 演示：在黑板邊框上事先固定一小段水平木條，木條上放一個粉筆頭，用手指將粉筆頭彈出，粉筆頭以黑板為背景在空中劃出一道曲線。 問：粉筆頭離開木條后為什么做曲線運動？ 引導回答：粉筆頭離開木條后受重力作用（空氣阻力很小，可不計），重力的方向跟粉筆頭的速度方向不在同一條直線上，所以粉筆頭做曲線運動。 入題：將物體以一定的初速度沿水平方向拋出，物體只在重力作用下的運動叫做平拋運動。 （二）教學過程設計 1．平拋運動的形成 物體的初速度和受力情況決定了物體的運動形式。 演示：在平拋豎落演示器的電磁鐵J1上吸小鋼球A，切斷電源，觀察A離開斜槽末端（水平部分）后的運動。 概括出形成平拋運動的條件： （1）物體具有水平方向的初速度；（2）運動過程中物體只受重力。 2．平拋運動的分解 （1）平拋運動的豎直分運動是自由落體運動 演示：平拋的小球與自由下落的小球同時落地。 在高度一定的條件下，先后使平拋小球以大小不同的水平速度拋出（小錘打擊的力度不同），學生觀察得出結論：在高度一定的條件下，平拋初速度大小不同，但運動時間相同。推理：平拋運動的時間與初速度大小無關，說明平拋運動的豎直分運動是自由落體運動。 分析驗證：從課本所附彩圖“平拋物體的閃光照片”上可以看出，同時開始自由下落和平拋的小球在同一時間下落相同的高度。 （2）平拋運動的水平運動是勻速直線運動 演示：在平拋豎落演示器的兩個斜槽上的電磁鐵J1和J2上各吸住一個小鋼球A和B，切斷電源后，A離開水平末端后做平拋運動，B進入水平軌道后勻速運動，觀察得知：A和B同時到達演示器右下方向小杯中。 分析推理：由于兩球運動時間較短，空氣阻力和軌道對B球的摩擦阻力可不計，B球的運動可視為勻速直線運動，A、B從釋放到斜槽末端水平部分的高差相同，故A球拋出時的水平初速度與B球沿水平軌道運動的速度相同，再由A、B運動時間相同，推知：平拋運動的水平分運動是勻速直線運動。 演示：在平拋豎落演示器的三個電磁鐵上分別吸住A、B、C三個小鋼球。切斷電源，當A開始平拋時撞擊彈簧片使J3斷電，C同時開始做自由落體運動。觀察得知：三球同時入杯。 分析推理：A沿水平拋出的同時，B以相同的速度沿水平軌道做勻速運動，C做自由落體運動，它們的運動時間相同，說明平拋運動可以分解為沿水平方向的勻速直線運動和沿豎直方向的自由落體運動。 （3）分析驗證 ①放錄像：將上述三球運動的演示拍攝下來并編輯成慢鏡頭播放，利用暫停功能仔細觀察畫面，可看出：每一畫面上，A、B、C三球幾乎都分布在矩形的三個角上（另一個角是右下方的小杯），這個矩形是逐漸縮小的。 這個現(xiàn)象表明：平拋運動的水平運動是勻速直線運動，豎直分運動是自由落體運動。 ②在“平拋物體的閃光照片”上用鉛筆畫幾條豎直線，間隔要相等，并且過小球的球心，用刻度尺測量這些小球之間的水平距離和豎直距離，再用學過的知識計算一下豎直分運動的加速度。（照片上水平線間的實際距離是15cm，每隔1/30s拍攝的。） 3．平拋運動的規(guī)律 由上述演示實驗，反過來說就是：水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動合成就是平拋運動。 （1）平拋運動的位移公式 明確：以拋出點為坐標原點，沿初速度方向為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向。 從拋出時開始計時，t時刻質點的位置為P（x，y），如圖1所示。 x=u0t (1) y=(1/2) gt2 （2） 由于從拋出點開始計時，所以t時刻質點的坐標恰好等于時間t內(nèi)質點的水平位移和豎直位移，因此（1）（2）兩式是平拋運動的位移公式。 ①由（1）（2）兩式可在xOy平面內(nèi)描出任一時刻質點的位置，從而得到質點做平拋運動的軌跡。 ②求時間t內(nèi)質點的位移��t時刻質點相對于拋出點的位移的大小 位移的方向可用s與x軸正方向的夾角a表示，a滿足下述關系：tana=y/x=gt/2u0 ③由（1）（2）兩式消去t，可得軌跡方程y=g/（2u02）x2上式為拋物線方程，“拋物線”的名稱就是從物理來的。 （2）平拋運動的速度公式 t時刻質點的速度ut是由水平速度ux和豎直速度uy合成的。如圖2所示。 ux= u0 （3） uy=gt （4） ut的大小 ut=√(ux2+uy2)= √(u02+(gt)2 ut的方向可用ut與x軸正方向的夾角β來表示，β滿足下述關系。 tanβ= uy/ux=gt/u0 4．例題 （1）課本第三冊P．53，增加第二問“求炸彈落到目標上時的速度大小和方向?！? 分析：“投彈”就是炸彈從飛機上釋放，（不是從飛機上發(fā)射出去）炸彈被釋放時具有飛機當時的水平速度（由于慣性），離開飛機后只受重力，忽略空氣阻力，炸彈將做平拋運動。 解題過程（略），注意將各已知量用國際單位制表示。 （2）課本第二冊P．63第（8）題 請同學們討論后發(fā)言，并闡述作出判斷的依據(jù)。 演示CAI課件（或掛圖分析）： ①飛機水平飛行投下1個鐵球；顯示平拋軌跡（注意觀察：鐵球落地前總在飛機正下方）。 ②飛機每隔1s投下1個鐵球，共4個；顯示各自的平拋軌跡。 （三）課堂小結 1．具有水平速度的物體，只受重力作用時，形成平拋運動。 2．平拋運動可分解為水平勻速運動和自由落體運動。平拋位移等于水平位移和豎直位移的矢量和；平拋瞬時速度等于水平速度和豎直速度的矢量和。 3．平拋運動是一種勻變速曲線運動。 4．如果物體受到恒定合外力作用，并且合外力跟初速度垂直，形成類似平拋的勻變速曲線運動，只需把公式中的g換成a，其中a=F合/ m。 五、說明 1．平拋運動是學生接觸到的第一個曲線運動，弄清其成因是基礎，水平初速度的獲得是問題的關鍵，可歸納為兩種： （1）物體被水平加速：水平拋出、水平射出、水平?jīng)_擊等； （2）物體與原來水平運動的載體脫離，由于慣性而保持原來的水平速度。 2．平拋運動的位移公式和速度公式中有三個含有時間t，應根據(jù)不同的已知條件來求時間。但應明確：平拋運動的時間完全由拋出點到落地點的豎直高度確定（在不高的范圍內(nèi)g恒定），與拋出的速度無關。 3．平拋豎落演示器演示前應調(diào)整好 （1）A、B兩球的高度由電磁鐵J1、J2在軌道上的位置調(diào)節(jié)； （2）電磁鐵J3的電路中由A球拋出時碰觸的開關S2應調(diào)彈簧片的彈性和位置：要保證A球既能碰到它又對A球的運動影響極小。（如果換成光控繼電器更好），釋放小球后，應將J3的總開關S斷開。