平抛运动

教材分析

平抛运动是一种重要的运动，这不仅是知识的深化和扩展，更重要的是能力的培养和提高。平抛运动比直线运动复杂，不容易直接研究它的速度、位移等的变化规律，需要将它分解成较简单的运动来研究。

学情分析

本节需要探究的内容多，方法较全面，结合了理论推理和实验验证，是在学生学习了直线运动规律、牛顿运动规律和运动合成与分解之后的具体应用实例，也是这些知识的迁移和综合应用。

教学目标

(一)知识与技能

1.知道平抛运动的特点是初速度方向为水平方向，只在竖直方向受重力作用，运动轨迹是抛物线。

2.理解平抛运动可以看作水平的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动，并且这两个运动互不影响。

3.会用平抛运动规律解答有关问题。

(二)过程与方法

体会平抛运动规律的探究过程，体会运动的合成和分解在探究平抛运动规律中的应用。

(三)情感态度与价值观

1．通过多次实验，进行共性分析、归纳分类，达到鉴别结论的教育目的。

2．通过实验探究教学，并进行有效的理论联系实际，激发学习兴趣和求知的欲望。以此渗透刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育。

教学重点

1．学会自然科学的一般研究方法，体验平抛运动规律的科学探究过程。

2．平抛运动的特点和规律。

教学难点

平抛运动的研究方法——可以用两个简单的直线运动来等效替代。

教学过程

复习前知：匀速直线运动，自由落体运动，曲线运动及其研究方法

新课导入

 引入：小钢珠从桌面边缘水平飞出，观察小钢珠在空中做什么运动,这种运动具有什么特点，本节课我们就来学习这个问题。

（一）平抛运动

 1、定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫做平抛运动。

举例：用力打一下桌上的小球，使它以一定的水平初速度离开桌面，小球所做的运动就是平抛运动，并且我们看见它做的是曲线运动。

师：请大家注意观察平抛运动的轨迹，发现它是一条曲线。由此我们可以得出这样一个结论；平抛运动在竖直方向上的分速度是越来越快的，但这个分速度到底是如何变化的，我们还是不清楚。现在请大家来分析做平抛运动的物体在竖直方向上的受力情况。

生：在竖直方向上只受到重力的作用。

师：想一下我们前面学过的运动形式有没有只在重力作用下实现的?

生：做自由落体运动的物体只受重力的作用。

师：既然竖直方向上只受重力的作用，与物体做自由落体运动的条件相同，根据我们上节课学的分运动的独立性原理知道，分运动在各自的方向上遵循各自的规律，我们能得出什么样的结论呢?

生：平抛运动竖直方向上的分运动可能是自由落体运动。

师：既然我们有这样的猜想，为了验证它的正确性，我们来做下面这个实验：

（设计意图：作出科学猜想，然后验证猜想，对学生进行科学方法教育。）

  2、平抛运动的特点

（1）从受力情况看：竖直的重力与速度方向有夹角，作曲线运动。

a．水平方向不受外力作用，是匀速运动，速度为V0。

b. 竖直方向受重力作用，没有初速度，加速度为重力加速度g，是自由落体运动。

总结：做平抛运动的物体，在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动。加速度等于g

【实验探究】

〖对比实验法〗

如右图所示，用小锤打击弹簧金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动。

师：先来分析两个小球做的分别是什么运动。

生：A球在金属片的打击下获得水平初速度后只在重力作用下运动，所以做的是平抛运动。B球被松开后没有任何初速度。且只受到重力的作用，因此做的是自由落体运动。

师：现在观察两球的运动情况，看两球是否同时落地。

（实验观察技巧）这个地方教给大家一个判断两球是否同时落地的小技巧。那就是不要用眼睛看，而是用耳朵听，两个小球落地后会不止蹦一下，我们只听它们落地的第一声响。如果我们只听到一声响，说明两个小球同时落地，如果听到两个落地声，说明两个小球先后落地。在做实验之前我们先来听一下一个小球落地的声音。

(拿一个和实验用的小球一样的球让其做自由落体运动，让学生仔细听其落地的声音。以便判断实验中的落地声)

师：同学们听到几个落地声啊?

生：一个。

师：A、B两个小球从同一高度同时开始运动，又同时落地，这说明了什么问题啊?

生：这说明了A球在竖直方向上的分运动的性质和B球的运动性质是一样的。B球做的是自由落体运动。

师：由这一次实验我们就能下这样的结论吗?有没有可能我们设置的这个高度是一个特殊的高度，它正好满足自由落体下落的时间和平抛运动时间相等呢?或者说因为我们打击力度的原因，使A球获得的初速度刚好满足这一条件呢?

生：有。

师：那我们应该如何来解决呢?   

生：多次改变小球下落的高度与打击的力度，重复这个实验。

学生活动：

①请学生代表做实验，改变高度和打击力度来击打A球。

②其他同学注意观察A球、B球的运动特点。

教师活动：提醒学生观察现象（或听落地的声音）

①A球和B球落地的先后。

②用力大小不同时，A球的水平射程有什么不同。

学生活动：学生描述实验现象

①无论A球的水平速度大小如何，它总是与B球同时落地。

②A球的水平初速度越大，走过的水平距离也越大。

③A球水平初速度的大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。

教师活动：帮助总结、点评实验结论：

物体在做平抛运动的过程中，沿竖直方向的运动效果为自由落体运动。

（设计意图：通过实验探究，得出平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。培养学生实验观察能力和学习探究未知规律的兴趣。）

 师：研究完竖直方向上的运动，我们再来看水平方向上的分运动。先来分析做平抛运动的物体在水平方向上的受力情况。

 生：做平抛运动的物体只受重力作用，方向是竖直向下的，所以物体在水平方向上不受力。   

师：根据运动的独立性我们知道水平方向上的运动不会受到竖直方向的运动影响。再根据牛顿第一定律我们能得出什么样的结论啊?

【猜想】

生：根据牛顿第一定律我们知道，如果一个物体处于不受力或受力平衡状态，它将静止或做匀速直线运动。在平抛运动中，物体水平方向上不受力，并且水平方向上有一个初速度，所以物体在水平方向上应该是匀速直线运动。

师：那我们应该怎样来验证这个猜想呢?

【实验探究】

（1）定性比较

〖对比实验法〗在如图所示的装置(自制“平抛运动水平分解仪”)中，两个相同的弧形轨道上面分别装有电磁铁，将小球分别吸在电磁铁上，然后切断电源，两球同时开始运动，反复实验，观察现象——两球总是在落点相撞。

（2）定量探究

师：我们可以从另一个角度来探究水平方向的运动规律，如果能够知道平抛运动的物体在相等的时间间隔内（控制变量）水平方向的位移，就可以判断水平方向做什么运动了。要这样进行处理的话，就要解决好下面的几个问题。

①设法通过实验得到平抛运动的轨迹。

②在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置。

③测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。

（2）利用频闪照相更精细地研究平抛运动，其照片如课本图5—17所示

可以看出，两球在竖直方向上，经过相等的时间，落到相同的高度，即在竖直方向上都是自由落体运动；在水平方向上可以看出，通过相等的时间前进的距离相同，既水平分运动是匀速的。由此说明平抛运动的两个分运动是同时、独立进行的，竖直方向的运动与水平方向的运动互不影响。

   （二）平抛运动的规律

    1、抛出后t 秒末的速度

以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v₀的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则

水平分速度：vx=v0

竖直分速度：vy=gt

合速度：

     

2、平抛运动的物体在任一时刻t的位置坐标

以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v₀的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则

X合

水平位移：x=V₀t

竖直位移：

X合

合位移：                             

     

运用该公式我们可以求得物体在任意时刻的坐标并找到物体所在的位置，然后用平滑曲线把这些点连起来，就得到平抛运动的轨迹，这个轨迹是一条抛物线。

例1：一架老式飞机在高出海面45m的高处，以80m/s的速度水平飞行，为了使飞机上投下的炸弹落在停在海面上的敌船，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?不计空气阻力。

学生活动：

①讨论与交流：飞机在投弹的时候，应该在目标的什么位置开始投放炸弹? （水平距离240m）

②鼠标点击按钮，进行“实战模拟演练”，

例2：一架老式飞机在高出海面45m的高处，以80m/s的速度水平飞行，尾追一艘以15m/s逃逸的敌船，为了使飞机上投下的炸弹正好击中敌船，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?不计空气阻力。

学生活动：

①讨论与交流——飞机在实施轰炸的时候，应该在目标的什么位置开始投放炸弹?

参考答案：水平距离为195m时投弹

总结交流

教师活动：带领学生概括总结本节的内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并记在笔记本上，把自己这节课的体会写下来。

课后作业

教学反思

板书设计

一、平抛运动概念

只受重力的作用初速度为水平方向的抛体运动叫做平抛运动

二、平抛运动的规律

1、抛出后t 秒末的速度

水平分速度：Vx＝V0

竖直分速度：Vy＝gt

合速度：

     

2、平抛运动的物体在任一时刻t的位置坐标

水平位移：x=V₀t

竖直位移：

X合

合位移：