高中物理第1章怎样研究抛体运动1_3研究斜抛运动教学案沪科版必修2

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散1.3研究斜抛运动学习目标 1.知道斜抛运动，知道斜抛运动又可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的上抛(或下抛)运动.2.通过实验探究斜抛运动的射程和射高跟速度和抛射角的关系，并能将所学知识应用到生产和生活中.一、斜抛运动及运动规律1.定义：将物体用一定的初速度斜向射出去，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动.2.运动性质：匀变速曲线运动.3.运动的分解：(以斜上抛为例，如图1所示)图1(1)水平方向以初速度v0x做匀速直线运动，v0xv0cos .(2)竖直方向以初速度v0y做竖直上抛运动，v0yv0sin .(3)坐标表达式：xv0cos ·t；yv0sin tgt2.(4)分速度表达式：vxv0cos ；vyv0sin gt.二、射程、射高和弹道曲线1.射程(X)、射高(Y)和飞行时间(T)：(1)射程(X)：在斜抛运动中，被抛物体抛出点到落点之间的水平距离.表达式：X.(2)射高(Y)：被抛物体所能达到的最大高度.表达式：Y.(3)飞行时间(T)：被抛物体从被抛出点到落点所用的时间.表达式：T.2.弹道曲线：(1)实际的抛体运动：物体在运动过程中总要受到空气阻力的影响.(2)弹道曲线与抛物线：在没有空气的理想空间中炮弹飞行的轨迹为抛物线，而炮弹在空气中飞行的轨迹叫做弹道曲线，由于空气阻力的影响，使弹道曲线的升弧长而平伸，降弧短而弯曲.即学即用1.判断下列说法的正误.(1)初速度越大，斜抛运动的射程越大.(×)(2)抛射角越大，斜抛运动的射程越大.(×)(3)仅在重力作用下，斜抛运动的轨迹曲线是抛物线.()(4)斜抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛(或下抛)运动.()2.如图2是果蔬自动喷灌技术，从水管中射出的水流轨迹呈现一道道美丽的弧线，如果水喷出管口的速度是20 m/s，管口与水平方向的夹角为45°，空气阻力不计，那么水的射程是 m，射高是 m.(g取10 m/s2)图2答案40 m10 m解析水的竖直分速度vyv0sin 45°10 m/s上升的最大高度h m10 m.水在空中的飞行时间为t2 s.水的水平分速度vxv0cos 45°10 m/s.水平射程svxt10×2 m40 m.一、斜抛运动的特点导学探究如图3所示，运动员斜向上投出标枪，标枪在空中划出一条优美的曲线后插在地上，若忽略空气对标枪的阻力作用，请思考：图3(1)标枪到达最高点时的速度是零吗？(2)标枪在竖直方向上的运动情况是怎样的？答案(1)不是零(2)竖直上抛运动知识深化1.受力特点：斜抛运动是忽略了空气阻力的理想化运动，因此物体仅受重力，其加速度为重力加速度g.2.运动特点：物体具有与水平方向存在夹角的初速度，仅受重力，因此斜抛运动是匀变速曲线运动，其轨迹为抛物线.3.速度变化特点：由于斜抛运动的加速度为定值，因此，在相等的时间内速度的变化大小相等，方向均竖直向下，故相等的时间内速度的变化相同，即vgt.4.对称性特点：(1)速度对称：相对于轨道最高点两侧对称的两点速度大小相等或水平方向速度相等，竖直方向速度等大反向.(如图4所示)图4(2)时间对称：相对于轨道最高点两侧对称的曲线上升时间等于下降时间，这是由竖直上抛运动的对称性决定的.(3)轨迹对称：其运动轨迹关于过最高点的竖直线对称.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曲线运动答案D解析斜抛物体的运动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选项错误.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，故做匀变速曲线运动，D项正确.针对训练(多选)做斜上抛运动的物体，下列说法正确的是()A.水平分速度不变B.加速度不变C.在相同的高度处速度大小相同D.经过最高点时，瞬时速度为零答案ABC解析斜上抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，所以A正确；做斜上抛运动的物体只受重力作用，加速度恒定，B正确；根据运动的对称性，物体在相同的高度处的速度大小相等，C正确；经过最高点时，竖直分速度为零，水平分速度不为零，D错误.二、斜抛运动的规律及其应用导学探究1.对于斜抛运动，其轨迹如图5所示，设在坐标原点以初速度v0沿与x轴(水平方向)成角的方向将物体抛出(不计空气阻力)，请分别在水平和竖直方向上分析，并写出t时刻物体的速度公式和位置坐标.图5答案物体在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，所以t时刻物体的分速度为：vxv0xv0cos ，vyv0sin gt，t时刻物体的位置坐标为(v0cos ·t，v0sin ·tgt2).2.一炮弹以初速度v0斜向上方飞出炮筒，初速度与水平方向的夹角为，不计空气阻力，求炮弹在空中飞行时间、射高和射程.答案先建立直角坐标系，将初速度v0分解为：v0xv0cos ，v0yv0sin 飞行时间：T射高：Y射程：Xv0cos ·T例2一座炮台置于距地面60 m高的山崖边，以与水平线成45°角的方向发射一颗炮弹，炮弹离开炮口时的速度为120 m/s.求：(忽略空气阻力，g取10 m/s2)(1)炮弹所达到的最大高度；(2)炮弹落到地面时的时间和速度大小；(3)炮弹的水平射程.答案(1)420 m(2)17.65 s125 m/s(3)1 498 m解析(1)竖直分速度v0yv0sin 45°v060 m/s所以h m360 m故炮弹所达到的最大高度hmaxhh0420 m；(2)上升阶段所用时间t1 s6 s下降阶段所用时间t2 s2 s所以运动的总时间tt1t2(62) s17.65 s落地时的水平速度vxv0xv0cos 45°60 m/s落地时的竖直速度vy合速度v m/s125 m/s(3)水平射程Xvxt60×17.65 m1 498 m.例3如图6所示，做斜上抛运动的物体到达最高点时，速度v24 m/s，落地时速度vt30 m/s，g取10 m/s2.求：图6(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t；(3)射高Y和水平射程X.答案(1)30 m/s与水平方向夹角为37°(2)3.6 s(3)16.2 m86.4 m解析(1)根据斜抛运动的对称性，物体抛出时的速度与落地时的速度大小相等，故v0vt30 m/s，设与水平方向夹角为，则cos 故37°.(2)由(1)知，竖直方向的初速度为vy m/s18 m/s故飞行时间t22× s3.6 s(3)射高Y m16.2 m水平射程Xvt24×3.6 m86.4 m1.(对斜抛运动的理解)一物体做斜抛运动，在由抛出到落地的过程中，下列表述中正确的是()A.物体的加速度是不断变化的B.物体的速度不断减小C.物体到达最高点时的速度等于零D.物体到达最高点时的速度沿水平方向答案D2.(弹道曲线的理解)如图7所示，是一枚射出的炮弹飞行的理论曲线和弹道曲线，理论曲线和弹道曲线相差较大的原因是()图7A.理论计算误差造成的B.炮弹的形状造成的C.空气阻力的影响造成的D.这是一种随机现象答案C解析炮弹一般飞行的速度很大，故空气阻力的影响是很大的，正是空气阻力的影响，才使得理论曲线和弹道曲线相差较大.3.(斜抛运动的规律)如图8所示，一物体以初速度v0做斜抛运动，v0与水平方向成角.AB连线水平，则从A到B的过程中下列说法不正确的是()图8A.上升时间tB.最大高度hC.在最高点速度为0D.AB间位移sAB答案C解析将物体的初速度沿着水平和竖直方向分解，有：v0xv0cos ，v0yv0sin ；上升时间：t，故A正确；根据位移公式，最大高度h，故B正确；在最高点速度的竖直分量为零，但水平分量不为零，故最高点速度不为零，故C错误；结合竖直上抛运动的对称性可知，运动总时间为：t2t，故AB间位移sABv0xt，故D正确.4.(斜抛运动规律的应用)世界上最窄的海峡是苏格兰的塞尔海峡，它位于欧洲大陆与塞尔岛之间，这个海峡只有约6 m宽，假设有一位运动员，他要以相对于水平面37°的角度进行“越海之跳”，可使这位运动员越过这个海峡的最小初速度是多少？忽略空气阻力.(sin 37°0.6，cos 37°0.8.取g10 m/s2)答案7.9 m/s解析画出运动员做斜抛运动的示意图.如图所示，在竖直方向上：v0sin 37°gt上升时间：t运动员跳跃时间：T2t在水平方向上：xv0cos 37°·T所以，v0 m/s7.9 m/s故跨越海峡的最小速度为7.9 m/s.课时作业一、选择题(17题为单选题，810题为多选题)1.关于斜抛运动，下列说法正确的是()A.斜抛运动是一种不受任何外力作用的运动B.斜抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动C.任意两段相等时间内的速度变化不相等D.任意两段相等时间内的速度变化相等答案D解析斜抛运动是指将物体以一定的初速度沿斜向抛出，物体只在重力作用下的运动，所以A错.斜抛运动是曲线运动，是因为初速度方向与重力方向不共线，但物体只受重力，产生的加速度是恒定不变的，所以斜抛运动是匀变速曲线运动，故B错.根据加速度的定义式可得vgt，所以在相等的时间内速度的变化相等，故C错，D对.2.关于斜抛运动和平抛运动的共同特点，下列说法不正确的是()A.加速度都是gB.运动轨迹都是抛物线C.运动时间都与抛出时的初速度大小无关D.速度变化率不随时间变化答案C解析斜抛运动和平抛运动都是仅受重力作用的抛体运动，因此其加速度或速度变化率都是相同的，都为重力加速度，因此选项A、D正确.它们的轨迹均为抛物线，选项B正确.斜抛运动的时间由竖直方向的分运动决定，平抛运动的时间仅与高度有关，与初速度无关，故选项C错误.3.关于斜抛运动中的射高，下列说法中正确的是()A.初速度越大，射高越大B.抛射角越大，射高越大C.初速度一定时，抛射角越大，射高越小D.抛射角一定时，初速度越大，射高越大答案D4.下列关于斜抛运动的说法中正确的是()A.上升阶段与下降阶段的加速度相同B.物体到达最高点时，速度为零C.物体到达最高点时，速度为v0cos (是v0与水平方向间的夹角)，但不是最小D.上升和下降至空中同一高度时，速度相同答案A解析斜抛物体