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平拋運(yùn)動

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平拋運(yùn)動

平拋運(yùn)動范文第1篇

一、 描繪平拋運(yùn)動的軌跡

準(zhǔn)備如圖1所示的實(shí)驗(yàn)器材,讓小球從斜槽上滾下,在斜槽末端豎直放上木板,把坐標(biāo)紙固定在木板上,把鉛筆的筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置,小球與筆尖碰撞,就在坐標(biāo)紙上找到第一個(gè)點(diǎn),用同樣的方法找到其他的軌跡上的點(diǎn),用平滑的曲線把點(diǎn)連接起來,就得到平拋運(yùn)動的軌跡。

建立如圖2的直角坐標(biāo),在曲線上找任意兩點(diǎn)A(x,y),B(x,y),用刻度尺測出x、x、y、y滿足==k

其中k為一定值,說明平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線。該運(yùn)動軌跡一旦畫出來,就可運(yùn)用該軌跡來研究平拋運(yùn)動水平方向的運(yùn)動和豎直方向的運(yùn)動。在軌跡上找點(diǎn),如A、B、C三個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔相等,分別測量水平位移x、x、x和豎直位移y、y、y,分別滿足水平方向勻速運(yùn)動x=vt,x=vt=2x,x=vt=3x的規(guī)律,以及豎直方向自由落體運(yùn)動y=gt ,y=g(2t)=4y, y=g(3t)=9y的規(guī)律,從而來理解平拋運(yùn)動是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動。

二、 研究平拋運(yùn)動的兩個(gè)分運(yùn)動

1. 研究平拋運(yùn)動水平方向的運(yùn)動

利用如圖3所示的試驗(yàn)裝置來研究平拋運(yùn)動水平方向的運(yùn)動。兩小球同時(shí)從傾角相同的軌道上滾下,到達(dá)軌道末端,該兩小球水平方向初速度相同,一個(gè)小球在光滑桌面上做勻速直線運(yùn)動,另一個(gè)小球做平拋運(yùn)動,可以看到兩小球在水平桌面上相撞。兩小球從軌道末端開始,在水平方向上,初速度相同、水平位移相同、運(yùn)動時(shí)間相同,說明兩小球水平方向的運(yùn)動相同,即平拋運(yùn)動水平方向的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。

2. 研究平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動

利用如圖4所示的試驗(yàn)裝置來研究平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動,兩小球同時(shí)出發(fā),同時(shí)落地,在豎直方向上,位移相同,運(yùn)動的時(shí)間相同,任何時(shí)刻這兩個(gè)小球都處于同一高度,說明兩小球在豎直方向的運(yùn)動情況相同,即都為自由落體運(yùn)動。

從以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明,平拋運(yùn)動是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動。

三、研究分運(yùn)動與合運(yùn)動的等時(shí)性

在上述的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,如圖3,水平方向運(yùn)動(分運(yùn)動)與平拋運(yùn)動(合運(yùn)動);如圖4,豎直方向運(yùn)動(分運(yùn)動)與平拋運(yùn)動(合運(yùn)動),分運(yùn)動與合運(yùn)動都是同時(shí)開始同時(shí)結(jié)束,運(yùn)動時(shí)間相等,即分運(yùn)動與合運(yùn)動具有等時(shí)性。

四、 理解分運(yùn)動之間的獨(dú)立性

如圖4,在不改變豎直高度的情況下,改變小球A的初速度,小球A在水平方向的位移改變,即已經(jīng)改變了小球A水平方向的運(yùn)動,而小球的飛行時(shí)間不變,小球的飛行時(shí)間由豎直方向的運(yùn)動決定,平拋運(yùn)動水平方向的分運(yùn)動改變的同時(shí),豎直方向的分運(yùn)動不受影響,即分運(yùn)動之間相互獨(dú)立,具有獨(dú)立性。

在高中物理學(xué)習(xí)中,學(xué)生剛接觸到運(yùn)動的合成與分解部分,就碰到一些很抽象難懂的知識,如平拋運(yùn)動是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動、分運(yùn)動與合運(yùn)動的等時(shí)性、分運(yùn)動之間的獨(dú)立性等。教師應(yīng)利用實(shí)驗(yàn)直觀易懂的特點(diǎn),將抽象難懂的知識變得直觀和清晰易懂。

平拋運(yùn)動范文第2篇

1 教材分析

“平拋運(yùn)動”是人教版高中物理(必修2)第五章第二節(jié)的內(nèi)容,是高一學(xué)生由直線運(yùn)動步入曲線運(yùn)動的開端,是拋體運(yùn)動的一個(gè)特例,在整個(gè)高中物理中有著十分重要的地位。

從內(nèi)容上看,《全日制普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》中“拋體運(yùn)動”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為:會用運(yùn)動合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動。其重點(diǎn)是平拋運(yùn)動的規(guī)律及其運(yùn)用,它聯(lián)系了“自由落體運(yùn)動”和“勻速直線運(yùn)動”兩種基本的直線運(yùn)動規(guī)律。

從方法上看:平拋運(yùn)動作為一種基本的勻變速曲線運(yùn)動,它是“運(yùn)動合成與分解方法”的具體實(shí)踐應(yīng)用。它是學(xué)生第一次運(yùn)用“化曲為直”“化繁為簡”的科學(xué)思想方法去解決曲線運(yùn)動問題,這種思想方法對學(xué)生以后學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動和帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)等類平拋問題都能起到積極的遷移作用。

從教材安排上看:把平拋運(yùn)動放在運(yùn)動的合成與分解之后,有利于學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識分運(yùn)動的獨(dú)立性、等時(shí)性和合運(yùn)動的等效性。

2 學(xué)情分析

通過高一的學(xué)習(xí),學(xué)生對勻速直線運(yùn)動和自由落體運(yùn)動有了充分的認(rèn)識。知道從牛頓第二定律出發(fā),根據(jù)受力分析確定物體的運(yùn)動規(guī)律,這是一種基本的物理思想方法。在力的合成與分解的學(xué)習(xí)中,知道用平行四邊形法則進(jìn)行矢量的加減運(yùn)算。

在本章第一節(jié)中學(xué)習(xí)了運(yùn)動的合成與分解的知識,知道了合運(yùn)動、分運(yùn)動以及運(yùn)動的合成與分解所遵循的規(guī)律;知道了運(yùn)動的合成與分解是處理曲線運(yùn)動的基本方法,這為本節(jié)課在方法上鋪平了道路。

3 設(shè)計(jì)思想

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了新課程理念,堅(jiān)持以學(xué)生為主體。強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),注重物理學(xué)核心概念的建立;強(qiáng)調(diào)知識的構(gòu)建過程,注重培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)、科學(xué)探究能力。借鑒5E教學(xué)法[包含:引入(Engagement)、解釋(Explanation)、探究(Exploration)、精致(Elaboration)、評價(jià)(Evaluation)]進(jìn)行課堂結(jié)構(gòu)的組織,設(shè)置了5個(gè)環(huán)節(jié),主要教學(xué)流程如圖1所示:

(1)游戲?qū)耄ぐl(fā)興趣

引入環(huán)節(jié),利用Flash動畫游戲“請你來當(dāng)飛行員”進(jìn)行師生之間的投彈比賽引入新課,滲透愛國主義教育,迅速抓住學(xué)生的注意力,讓學(xué)生帶著疑問開始學(xué)習(xí),增強(qiáng)求知欲。在規(guī)律得出后,讓學(xué)生運(yùn)用學(xué)到的知識重玩游戲,體驗(yàn)知識帶來成功后的喜悅感。

(2)對比實(shí)驗(yàn),形成概念

科學(xué)始于觀察,思維源于問題。在平拋運(yùn)動的概念形成環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn):水平拋出的小球與水平拋出的羽毛,學(xué)生通過觀察對比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上的異同,回答老師預(yù)設(shè)的問題,就很容易得出物體的平拋運(yùn)動其實(shí)是一種理想模型。

(3)化曲為直,探究驗(yàn)證

此環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)最主要的目的是顯化“運(yùn)動合成與分解”的方法,在教學(xué)上形成清晰的“方法”主線,即:“為什么要分解?怎樣分解?分解的理論依據(jù)是什么?怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?”在利用牛頓第二定律進(jìn)行理論演繹的基礎(chǔ)上,又引入了二維運(yùn)動傳感器和計(jì)算機(jī)結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證。

(4)精講例題,總結(jié)規(guī)律

此環(huán)節(jié)三道例題的精選,重在落實(shí)平拋運(yùn)動的規(guī)律,難度上層層遞進(jìn)。例題1,重點(diǎn)是求平拋運(yùn)動的時(shí)間和水平射程,為學(xué)生重玩飛機(jī)投彈游戲,提高投彈的準(zhǔn)確率提供了知識準(zhǔn)備。例題2,通對求合位移,讓學(xué)生明白“位移矢量三角”的重要性,并利用消元法推導(dǎo)出物體做平拋運(yùn)動的軌跡方程,數(shù)理結(jié)合證明了這個(gè)軌跡是一條拋物線。例題3,通過求合速度,從而構(gòu)建出“速度矢量三角”,得出平拋運(yùn)動中速度規(guī)律。

(5)解釋現(xiàn)象,學(xué)以致用

聯(lián)系生活實(shí)際,分析解決問題,有利于學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識分運(yùn)動的獨(dú)立性和等時(shí)性。

4 教學(xué)目標(biāo)

(一)知識與技能目標(biāo)

(1)知道什么是平拋運(yùn)動。

(2)知道平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動。

(3)知道平拋運(yùn)動可以看成水平方向的勻速直線運(yùn)動與豎直方向的自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動,并且這兩個(gè)運(yùn)動互不影響具有獨(dú)立性。

(4)理解平拋運(yùn)動的規(guī)律,知道平拋運(yùn)動的軌跡是一條拋物線。

(二)過程與方法目標(biāo)

(1)通過對比演示實(shí)驗(yàn)的觀察,概括出平拋運(yùn)動的特點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力。

(2)掌握“化曲為直”的研究平拋運(yùn)動的方法,利用已知的直線運(yùn)動的規(guī)律來研究復(fù)雜的曲線運(yùn)動,滲透物理學(xué)等效代換的思想。

(3)初步學(xué)會用運(yùn)動的合成與分解的思想來研究曲線運(yùn)動的思維方法。

(4)通過對平拋運(yùn)動位移和速度規(guī)律的分析,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立利用已有概念探索新知識,培養(yǎng)創(chuàng)造思維和獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。

(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

(1)會用平拋運(yùn)動的規(guī)律解答有關(guān)問題,培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐的意識和勇氣。

(2)通過Flash 游戲引入新課,激發(fā)學(xué)生興趣,增強(qiáng)學(xué)生的愛國意識。

5 教學(xué)重點(diǎn)

平拋運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律。

6 教學(xué)難點(diǎn)

平拋運(yùn)動在水平方向是勻速直線運(yùn)動和在豎直方向是自由落體運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)探索過程,平拋運(yùn)動的規(guī)律和推論的應(yīng)用。

7 教學(xué)過程

(一)游戲?qū)耄ぐl(fā)興趣

師生共玩Flash游戲“請你來當(dāng)飛行員”(圖2),通過PK發(fā)現(xiàn),老師的投彈準(zhǔn)確率高于學(xué)生。教師設(shè)疑:為什么老師的投彈準(zhǔn)確率會高于學(xué)生的投彈準(zhǔn)確率?告訴學(xué)生學(xué)習(xí)完這節(jié)課的知識后,定能明白其中的緣由。由此引入這節(jié)課的課題――“平拋運(yùn)動”。

(二)對比實(shí)驗(yàn),形成概念

環(huán)節(jié)1:

對比實(shí)驗(yàn)一:沿圖3所示弧型軌道從同一高度處釋放小鋼球多次;

對比實(shí)驗(yàn)二:如圖4所示,用力水平拋羽毛多次。

觀察鋼球和羽毛的運(yùn)動軌跡,分析為什么鋼球的軌跡可重復(fù),而羽毛的軌跡不可以重復(fù)?從而得出像鋼球這樣以水平初速度拋出,只受重力作用(阻力相對于重力可忽略)的運(yùn)動是平拋運(yùn)動,運(yùn)動的軌跡是曲線。

環(huán)節(jié)2:

觀察生活中的平拋運(yùn)動圖片(如圖5、圖6),強(qiáng)調(diào)平拋運(yùn)動的軌跡――曲線,平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動。

(三)化曲為直,探究驗(yàn)證

環(huán)節(jié)1:

設(shè)疑:平拋運(yùn)動是一種特殊的曲線運(yùn)動,但我們并沒有現(xiàn)存地解決曲線運(yùn)動的方法,比如:求平拋運(yùn)動中物體下落的時(shí)間t。就我們的知識儲備而言,我們有直線運(yùn)動的知識,上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了運(yùn)動的合成與分解知識。能否考慮把這個(gè)實(shí)際的曲線運(yùn)動看作合運(yùn)動,根據(jù)合運(yùn)動的效果把它分解成不同方向的直線運(yùn)動,然后利用已有的直線運(yùn)動的規(guī)律來解決曲線運(yùn)動的問題?

環(huán)節(jié)2:

師生一起利用動力學(xué)知識分析物體的平拋運(yùn)動。

師:分析圖7所示動畫,平拋物體的運(yùn)動實(shí)際上是讓物體向前運(yùn)動的同時(shí),又向下運(yùn)動,因此可以考慮把平拋運(yùn)動分解成哪兩個(gè)方向的直線運(yùn)動?

生:水平方向和豎直方向的兩個(gè)直線運(yùn)動。

師:這兩個(gè)方向的直線運(yùn)動分別滿足什么運(yùn)動規(guī)律?

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)牛二定律,從受力分析入手研究物體的運(yùn)動,得出:

在水平方向上:物體不受力,加速度為0,運(yùn)動狀態(tài)不改變,做勻速直線運(yùn)動;

在豎直方向上:物體只受重力,加速度為重力加速度g,且豎直方向的初速度為0,物體做自由落體運(yùn)動。

環(huán)節(jié)3:

師:這是從動力學(xué)角度得出的結(jié)論,能不能從實(shí)驗(yàn)和運(yùn)動學(xué)的角度加以驗(yàn)證呢?

師生一起借助用二維運(yùn)動傳感器和計(jì)算機(jī)組成的研究平拋運(yùn)動的裝置(圖8),描繪出做平拋運(yùn)動物體的軌跡(圖9)。

首先把圖9截圖,然后復(fù)制照片到PPT文件中預(yù)設(shè)的表格所在頁(方法見下備注),按“設(shè)置照片‘置于底層’==>橫縱等比縮小照片到合適大小==>移動表格,使表格第一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)與拋出點(diǎn)重合,縮放表格”的順序進(jìn)行相關(guān)操作,最后從圖11可以得到圖10中的預(yù)設(shè)點(diǎn)可視為平拋運(yùn)動軌跡上的點(diǎn)。由此,對平拋運(yùn)動可以分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的觀點(diǎn)完成了驗(yàn)證。

(備注:課前在PPT文件中做好一表格并“組合”成一整體,其中水平相鄰格寬比例是1:1:1:1:1,豎直相鄰格高比例是1:3:5:7:9,并在相應(yīng)預(yù)設(shè)點(diǎn)上做明顯標(biāo)志以突出效果。橫縱格寬只需相應(yīng)成比例,互不相關(guān),如圖10所示。)

環(huán)節(jié)4:

實(shí)驗(yàn):利用平拋豎落儀驗(yàn)證豎直方向的自由落體運(yùn)動(分運(yùn)動)與平拋運(yùn)動(合運(yùn)動)具有等時(shí)性(做實(shí)驗(yàn)時(shí)要提醒學(xué)生“聽”兩小球同時(shí)落地)。

環(huán)節(jié)5:

實(shí)驗(yàn):利用平拋平移儀驗(yàn)證水平方向的勻速直線運(yùn)動(分運(yùn)動)與平拋運(yùn)動(合運(yùn)動)具有等時(shí)性(做實(shí)驗(yàn)時(shí)要提醒學(xué)生“看”兩小球發(fā)生碰撞)。

從而得出豎直和水平方向的兩個(gè)分運(yùn)動具有等時(shí)性和獨(dú)立性,再次強(qiáng)化平拋運(yùn)動在水平方向和豎直方向的分運(yùn)動分別是勻速直線運(yùn)動和自由落體運(yùn)動。

(四)例題精講,總結(jié)規(guī)律

環(huán)節(jié)1:

精講例1:一架戰(zhàn)斗機(jī)以50 m/s的速度水平勻速飛行,飛行高度為4500 m。若戰(zhàn)斗機(jī)要投彈擊中地面目標(biāo),它應(yīng)距目標(biāo)水平距離多遠(yuǎn)時(shí)投彈?(不考慮空氣阻力,g=10 m/s2)

通過例1學(xué)會以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平方向?yàn)閤軸(正方向和初速度v0的方向相同),豎直方向?yàn)閥軸(正方向豎直向下),建立平面直角坐標(biāo)系。進(jìn)而掌握計(jì)算下落時(shí)間t和水平位移x(射程)的方法。

環(huán)節(jié)2:

請上課剛開始玩游戲的同學(xué)再次上臺重玩游戲“請你來當(dāng)飛行員”。引導(dǎo)學(xué)生利用例1中的平拋運(yùn)動知識通過計(jì)算射程,提高投彈的命中率,讓學(xué)生體會成功的喜悅,達(dá)到學(xué)以致用的效果。

環(huán)節(jié)3:

精講例2:將小球以10 m/s的速度從5 m的高度水平拋出。求:整個(gè)過程的位移s?(不考慮空氣阻力,g=10 m/s2)

通過例2讓學(xué)生建立位移三角的概念(如圖12),引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)平拋運(yùn)動位移規(guī)律。

環(huán)節(jié)4:

利用消元法推導(dǎo)物體做平拋運(yùn)動的軌跡方程,過程如下:

數(shù)理結(jié)合,證明這個(gè)軌跡是一條拋物線,讓學(xué)生明白數(shù)學(xué)名稱――“拋物線”其實(shí)是從物理中來。

環(huán)節(jié)5:

精講例3:將小球以10 m/s的速度從5 m的高度水平拋出。求:小球落地時(shí)的速度v。(不考慮空氣阻力,g=10 m/s2)

通過例3讓學(xué)生建立速度三角的概念(如圖13),引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)平拋運(yùn)動速度規(guī)律。

環(huán)節(jié)6:

總結(jié)得出重要推論:速度偏角與位移偏角之間的關(guān)系為:tanφ=2tanθ。

(五)現(xiàn)象解釋,學(xué)以致用

創(chuàng)設(shè)情景:如圖14所示,動物管理員在樹枝上尋找到一只丟失的猴子,立即用麻醉槍水平射擊,猴子和槍口等高,設(shè)子彈從槍口水平射出的瞬間,精明的猴子便由靜止開始自由下落,想落到地面后逃走。問:猴子能成功逃跑嗎?(猴子會被擊中嗎?)大家猜一猜。

如圖15所示,利用自制教具,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,得出猴子會被擊中的結(jié)論,并帶領(lǐng)學(xué)生分析原因。

8 課堂小結(jié)

平拋運(yùn)動是一種典型的勻變速曲線運(yùn)動,也是我們第一次運(yùn)用“化曲為直”的思想解決的物理曲線運(yùn)動問題。在規(guī)律的運(yùn)用上,聯(lián)系了“自由落體運(yùn)動”和“勻速直線運(yùn)動”兩種基本的直線運(yùn)動規(guī)律。學(xué)好平拋運(yùn)動,對我們以后學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動和帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)等類平拋問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同學(xué)們要通過對課后習(xí)題的認(rèn)真理解才能達(dá)到對知識更深一步的掌握。

9 布置作業(yè)

(1)將一個(gè)物體以10 m/s的速度從5 m的高度水平拋出。求:如果只將物體的離地高度h變大,則以上幾問中t、x、s、φ、v、θ怎么變化?(不考慮空氣阻力,g=10 m/s2)

(2)將一個(gè)物體以10 m/s的速度從5 m的高度水平拋出。求:如果只將水平方向的拋出速度變大,則以上幾問中t、x、s、φ、v、θ怎么變化?(不考慮空氣阻力,g=10 m/s2)

10 板書設(shè)計(jì)

平拋運(yùn)動――理想模型

一、平拋運(yùn)動的特點(diǎn):

1.初速度方向?yàn)樗剑?.只受重力作用;3.運(yùn)動軌跡是曲線。

二、平拋運(yùn)動的分解――化曲為直

豎直方向:自由落體運(yùn)動

水平方向:勻速直線運(yùn)動

三、平拋運(yùn)動的規(guī)律

11 教學(xué)反思

(一)成功之處

(1)把“方法”帶進(jìn)了課堂。運(yùn)用對比實(shí)驗(yàn)建立平拋運(yùn)動這一理想模型,通過化曲為直、化繁為簡對平拋運(yùn)動進(jìn)行分解,通過數(shù)理結(jié)合得出平拋運(yùn)動的軌跡是一條拋物線,使學(xué)生在獲得知識的同時(shí),也獲得了掌握這些知識的方法,可以說這是一節(jié)內(nèi)容豐富的“方法”教育課。

(2)把“鼓勵(lì)”帶進(jìn)了課堂。通過師生的雙邊活動,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,使學(xué)生主動地和教師、教材、同學(xué)進(jìn)行信息交流,形成了一種和諧、積極參與的教學(xué)氣氛,體驗(yàn)成功帶給學(xué)生的喜悅和鼓勵(lì)。

(3)把“創(chuàng)新”帶進(jìn)了課堂。在使用常規(guī)現(xiàn)代教育技術(shù),如PPT、Flash動畫、圖片的基礎(chǔ)上,引入二維運(yùn)動傳感器和計(jì)算機(jī)的結(jié)合使用,一方面更為方便地描繪出了平拋運(yùn)動物體的軌跡,另一方面也為平拋運(yùn)動規(guī)律的得出及應(yīng)用贏得了時(shí)間,增大了本節(jié)課的課堂容量。

(二)需要改進(jìn)的地方

(1)對比實(shí)驗(yàn)是這節(jié)課實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)亮點(diǎn),學(xué)生對比觀察:水平拋出的小球和水平拋出的羽毛的運(yùn)動,強(qiáng)化了平拋運(yùn)動是在忽略空氣阻力的前提下的一種理想模型。在利用平拋豎落儀驗(yàn)證豎直方向的自由落體運(yùn)動(分運(yùn)動)與平拋運(yùn)動(合運(yùn)動)具有等時(shí)性環(huán)節(jié),教師采用了兩球同時(shí)落地聽到一次聲響的方法。可以考慮在利用平拋豎落儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,將兩個(gè)小球分別從不同高度同時(shí)丟下,讓學(xué)生聽到前后兩次不同的聲響,然后再進(jìn)行平拋豎落儀的實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生能清楚地知道實(shí)驗(yàn)要注意什么――聽聲響,又因?yàn)橛袃纱螌?shí)驗(yàn)的對比,效果就會更好。

平拋運(yùn)動范文第3篇

1倡導(dǎo)低碳理念,變廢為寶

利用身邊的日常生活用品做實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)方向,這些實(shí)驗(yàn)對學(xué)生來說會感到格外親切,讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性,感受到科學(xué)和日常生活的緊密聯(lián)系.另外,利用自制的實(shí)驗(yàn)儀器來演示實(shí)驗(yàn),大大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究.

案例1在研究平拋運(yùn)動規(guī)律時(shí),如何通過實(shí)驗(yàn)精確描繪平拋運(yùn)動的軌跡是關(guān)鍵.但教材提供的參考方案都存在某些不足,如操作麻煩、誤差大、現(xiàn)象不夠直觀等等,這在一定程度上影響了課堂教學(xué)效果.近年來,有不少人探索出一些方法,如復(fù)寫紙法、小球打孔法等等,但效果也都不是很理想.筆者在教學(xué)時(shí),利用注射器、鐵箍、橡皮筋等器材自制了一個(gè)描跡器(如圖1),在注射器上套上兩個(gè)帶有凹槽的相同的鐵箍,目的是增加注射器的重力,使得注射器在下落時(shí),可以忽略空氣阻力.實(shí)驗(yàn)時(shí),注射器中注入紅墨水,將注射器放在滑軌上,兩鐵箍上的凹槽剛好卡在滑軌上,放手后,注射器沿滑軌滑下,離開滑軌后,注射器做平拋運(yùn)動,在橡皮筋的作用下注射器活塞將紅墨水推出,在側(cè)面的白紙上留下平拋運(yùn)動的軌跡(如圖2).操作簡單,效果明顯.

物理來源于生活,服務(wù)于生活.我們教物理也要生活化,實(shí)驗(yàn)不一定要到實(shí)驗(yàn)室去做,實(shí)驗(yàn)器材也不一定要用廠家生產(chǎn)的現(xiàn)成器材,利用我們?nèi)粘I钪械囊恍┪锲纷灾平叹哌M(jìn)行實(shí)驗(yàn),解釋物理現(xiàn)象,揭示物理規(guī)律,這就是創(chuàng)新.

2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案,推陳出新

教學(xué)過程中,教材提供的實(shí)驗(yàn)方案并不一定是最佳方案.現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方案在演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面,都存在一定不盡人意的地方.在對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)與論證的基礎(chǔ)上,要充分實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能,我們就必須根據(jù)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新.

案例2在探究平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動規(guī)律時(shí),教材中提供的實(shí)驗(yàn)方案是利用(如圖3)所示的實(shí)驗(yàn)裝置或簡易的平拋豎落儀(如圖4),通過眼睛觀察或利用耳朵聆聽來判斷作平拋運(yùn)動的小球與作自由落體運(yùn)動的小球是否同時(shí)到地,從而推出平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動規(guī)律.這種方案簡單,易操作,但由于兩球落地時(shí)相距較遠(yuǎn),又由于兩小球落地要反彈,因此實(shí)驗(yàn)可見度不高,可信度不強(qiáng).筆者在教學(xué)時(shí)將實(shí)驗(yàn)方案做了如下改進(jìn):在原來的實(shí)驗(yàn)裝置上加裝了一電學(xué)回路(原理圖如圖5),如果平拋運(yùn)動小球與自由落體運(yùn)動小球同時(shí)落在兩個(gè)點(diǎn)觸開關(guān)1和開關(guān)2上,則電路接通,LED指示燈亮,我們只要通過觀察LED燈是否發(fā)光即可判定兩小球是否同時(shí)下落到同一高度,從而推斷出平拋運(yùn)動小球在豎直方向的運(yùn)動規(guī)律.實(shí)驗(yàn)可視性強(qiáng),效果好.

實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新除了實(shí)驗(yàn)本身的價(jià)值以外,教師在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新活動中,體現(xiàn)的創(chuàng)造思想和行為,對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)產(chǎn)生的潛移默化作用是不可估量的,這也是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的獨(dú)特教育功能.

3接軌現(xiàn)代科技,如虎添翼

隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)代化教育技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,它不僅能模擬實(shí)驗(yàn),還可以利用相關(guān)軟件快捷準(zhǔn)確地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).用信息技術(shù)進(jìn)行中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué),是許多傳統(tǒng)教育無法比擬的.

案例3自從我校裝配了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室后,筆者使用DIS二維運(yùn)動實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖6),來探究平拋運(yùn)動規(guī)律,實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:

①二維運(yùn)動接收器連接到計(jì)算機(jī),點(diǎn)擊“二維運(yùn)動實(shí)驗(yàn)專用軟件”主界面上的實(shí)驗(yàn)條目“平拋運(yùn)動”;

②啟二維運(yùn)動發(fā)射器的電源,將發(fā)射器置于平拋導(dǎo)軌水平端的邊緣,并使其與調(diào)零器吻合,點(diǎn)擊軟件“零點(diǎn)設(shè)置”;

③將二維運(yùn)動發(fā)射器沿導(dǎo)軌向后水平移動3-6 cm,點(diǎn)擊“水平校準(zhǔn)”,校準(zhǔn)接收器的水平坐標(biāo);

④用釋放夾將二維運(yùn)動發(fā)射器扣住,點(diǎn)擊“開始記錄”;

⑤扣動釋放夾,令二維運(yùn)動發(fā)射器向下滾動,當(dāng)二維運(yùn)動發(fā)射器通過導(dǎo)軌末端的零點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)即開始自動定位發(fā)射器,并將其在二維平面內(nèi)的位置點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī),在坐標(biāo)系內(nèi)按照一定的時(shí)間間隔繪出其連續(xù)的位置點(diǎn)(如圖7);

⑥發(fā)射器落地后,點(diǎn)擊“停止記錄”;(注意:應(yīng)在二維運(yùn)動發(fā)射器落地的區(qū)域設(shè)置柔性回收墊,以保護(hù)發(fā)射器!);

⑦依次點(diǎn)擊“x”、“y”,可分別顯示x、y方向的分運(yùn)動軌跡,點(diǎn)擊“二次擬合”,可對運(yùn)動軌跡進(jìn)行曲線擬合(如圖8);

⑧點(diǎn)擊“加速度”,可計(jì)算平拋運(yùn)動在豎直方向的加速度數(shù)值,并與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣燃右员容^(如圖9);

⑨點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)導(dǎo)出”,可將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存為歷史數(shù)據(jù)或?qū)С鲋罞XCEL等軟件;

利用DIS系統(tǒng)直接擬合出平拋運(yùn)動軌跡,并得到水平方向和豎直方向上的v-t圖像,通過圖像分析,平拋運(yùn)動規(guī)律一目了然.

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,物理實(shí)驗(yàn)與傳感器、數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)等相結(jié)合,可以形成嶄新的方法和技術(shù).但是過分地依賴信息技術(shù)完成中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生的許多能力得不到很好地培養(yǎng),這確實(shí)是有利有弊,如何合理利用,取長補(bǔ)短,更好地搞好中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),推進(jìn)素質(zhì)教育發(fā)展,我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn).

4開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),學(xué)以致用

在學(xué)生掌握了一定基礎(chǔ)知識和基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上,按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅鶕?jù)已學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理和方法,設(shè)計(jì)出符合要求和具有創(chuàng)新思路的實(shí)驗(yàn),這也是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法訓(xùn)練,培養(yǎng)實(shí)事求是、獨(dú)立思考、開拓創(chuàng)新的一種有效途徑.

平拋運(yùn)動范文第4篇

物理學(xué)家勞厄說過:“重要的不是獲得知識,而是發(fā)展能力,教育無非是一切已學(xué)過的東西,都遺忘掉的時(shí)候所剩下來的東西”(選自《物理教師》2002第一期P1)。平拋運(yùn)動是一種典型的勻變速曲線運(yùn)動,其處理方法又常在靜電場內(nèi)容中應(yīng)用,對這部分內(nèi)容適當(dāng)?shù)貪B透科學(xué)的研究方法會潛移默化地影響學(xué)生的思維方式。

一、平拋運(yùn)動是一個(gè)理想化模型

做平拋運(yùn)動的物體在運(yùn)動過程中是受到空氣阻力的,但是在F阻

例1.在空氣中將一個(gè)羽毛以初速度v0水平拋出去,羽毛的運(yùn)動是平拋運(yùn)動嗎?

解析:不是,因?yàn)椴粷M足F阻

二、平拋運(yùn)動的分解是一種等效代替的方法

平拋運(yùn)動的特點(diǎn):1.忽略阻力;2.水平初速度為v0;3.只受重力;4.軌跡是拋物線。因?yàn)槠綊佭\(yùn)動的軌跡是曲線,這條曲線很不好研究,為了研究它,我們把平拋運(yùn)動分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動兩個(gè)直線運(yùn)動,從而使要研究的問題簡單化。這種化曲為直的等效代替方法,就是一種研究、分析問題的科學(xué)方法。我國古代曹沖就是用石頭代替大象而巧妙測出大象重量的。

例2.下列屬于等效代替法的有()

A.合力與分力的關(guān)系

B.平拋運(yùn)動中,合速度與分速度的關(guān)系

C.數(shù)學(xué)上的換元法

D.牛頓第二定律中m一定,α∝F合;

解析:牛頓第二定律中用的是“控制變量法”,根據(jù)等效代替法的含義可知,此題答案為A、B、C。

三、平拋運(yùn)動中的數(shù)學(xué)方法

物理和數(shù)學(xué)是緊密聯(lián)系的,應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力是高考要求的基本能力之一,因此在平時(shí)學(xué)習(xí)中應(yīng)用數(shù)學(xué)方法十分必要。

在解決平拋運(yùn)動問題時(shí)除了要弄清基本物理公式和簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系外,還應(yīng)會用如下兩個(gè)數(shù)學(xué)推論。

推論1.做平拋(或類平拋)運(yùn)動的物體在任一時(shí)刻、任一位置處,其末速度方向與水平方向的夾角為θ,位移與水平方向的夾角為φ,則tanθ=2tanφ。

證明:如圖所示,由平拋運(yùn)動規(guī)律

tanθ=■=■

tanφ=■=■=■

tanθ=2tanφ。

推論2:平拋運(yùn)動的物體任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn),如上圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)。

證明:設(shè)平拋物體的初速度為v0,從原點(diǎn)O到A點(diǎn)的時(shí)間為t,A點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),B點(diǎn)坐標(biāo)為(x′,0),則x=v0t,v=gt,又tanθ= ■=■解得x′=■,即:末狀態(tài)A點(diǎn)的速度方向反向延長線與x軸的交點(diǎn)B必為A點(diǎn)水平位移的中點(diǎn)。

例3.從5m高處水平拋出一球,著地時(shí)速度方向與水平方向的夾角為45°,求小球拋出時(shí)初速度是多大?(取g=10m/s2)

解析:

錯(cuò)解:依y=■gt2帶值得t=1s,θ=45°,x=y=5m,v0=■=■=5m/s錯(cuò)誤原因:認(rèn)為φ=θ;

正解:方法1:依上推論1,如上圖tanφ=■tanθ,tanφ=■,x=2y=10m,v0=■=■=10m/s

方法2:依上推論2,如上圖所示,B為A點(diǎn)水平位移中點(diǎn),而BC=y,則水平位移x=2y=10m,v0=■=10m/s。

總之,平拋物體的運(yùn)動軌跡是曲線,在高中力學(xué)學(xué)習(xí)階段,這是第一次研究和分析曲線運(yùn)動規(guī)律,因此,要學(xué)生形成清晰的物理模型并理解掌握平拋運(yùn)動規(guī)律及解有關(guān)問題,的確有一定難度。教師需要幫助學(xué)生理解規(guī)律、掌握解題思路,更好地研究平拋運(yùn)動規(guī)律的方法和有關(guān)題型總結(jié)。

平拋運(yùn)動范文第5篇

題型1 平拋運(yùn)動的靈活分解

在處理曲線運(yùn)動時(shí),其基本思路是將該曲線運(yùn)動分解成兩個(gè)直線運(yùn)動去討論,作為曲線運(yùn)動的代表――平拋運(yùn)動。正是采用了這種方法。一般地我們在解決問題時(shí),常將平拋運(yùn)動分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動。由于學(xué)生在解題過程中,總是將平拋運(yùn)動分解成水平和豎直兩個(gè)方向的分運(yùn)動,久而久之,學(xué)生就可能錯(cuò)誤地認(rèn)為平拋運(yùn)動只能分解成水平和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動。從理論上講,一個(gè)合力可以有無數(shù)對分力。同樣地,一個(gè)合運(yùn)動也可以有無數(shù)的分運(yùn)動,但在實(shí)際合成或分解過程中,要考慮效果和解題的簡潔。所以平拋運(yùn)動也可以分解成無數(shù)對分運(yùn)動,而在實(shí)際中要根據(jù)實(shí)際情況,靈活地分解,達(dá)到簡潔地解決問題的目的。下面通過具體的示例,體會巧妙分解、靈活解題的過程。

例1 如圖1所示,從傾角為α的斜面頂端,以水平初速度v0拋出一個(gè)小球,不計(jì)空氣阻力,則小球拋出后經(jīng)多長時(shí)間離開斜面的距離最大?此最大距離為多少?(g取10m/s2,空氣阻力不計(jì))

解 將小球的運(yùn)動分解成沿垂直于斜面方向的勻減速直線運(yùn)動和平行于斜面方向的勻加速運(yùn)動。

小球在垂直于斜面方向的勻減速直線運(yùn)動,其初速度和加速度如下:

初速度:v0y=v0sinα

加速度:ay=-gcosα

運(yùn)動到離斜面最遠(yuǎn)時(shí)速度:vy=0

根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有:αy=vy-v0yt

可以求出小球拋出后離開斜面距離最大所需的時(shí)間:t=v0gtanα

根據(jù)v2y-v20y=2ay s

得到小球離開斜面的最大距離為:s=v20sinα2gtanα

點(diǎn)評 本題如果通過將平拋運(yùn)動分解為水平方向和豎直方向兩個(gè)分運(yùn)動來解題,求解過程很繁瑣,但是分解為垂直于斜面和平行于斜面兩個(gè)方向時(shí),解題卻很簡捷。

題型2 類平拋運(yùn)動

平拋運(yùn)動是典型的勻變速曲線運(yùn)動,應(yīng)掌握這一問題的處理思路、方法并遷移到討論類平拋問題上來。

類平拋運(yùn)動可看成是某一方向的勻速直線運(yùn)動和垂直此方向的勻加速直線運(yùn)動,處理方法與平拋運(yùn)動類似,但要正確確定其加速度。

例2 光滑斜面傾角為θ,長為L,上端一小球沿斜面水平方向以速度v0拋出,如圖2所示,求小球滑到底端時(shí),水平方向位移s有多大?

解 將小球的運(yùn)動分解為以下兩個(gè)分運(yùn)動:①小球在水平方向不受力,做勻速直線運(yùn)動;②沿斜面向下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,加速度為gsinθ,合運(yùn)動為類平拋運(yùn)動,所以可將研究平拋運(yùn)動的方法和規(guī)律遷移應(yīng)用,求解該題。

水平方向:s=v0t(1)

沿斜面向下L=12at2(2)

由牛頓第二定律mgsinθ=ma(3)

由以上三式得:s=v02Lgsinθ

點(diǎn)評 類平拋運(yùn)動的解題方法與平拋運(yùn)動解題法一樣,但要弄清其加速度是什么。

題型3 平拋運(yùn)動中的臨界問題

例3 如圖3(左)所示,排球場總長18m,設(shè)網(wǎng)的高度為2m,運(yùn)動員站在離網(wǎng)3m遠(yuǎn)的線上正對網(wǎng)前豎直跳起把球水平擊出。(g取10m/s2)。

(1)設(shè)擊球點(diǎn)的高度為2.5m,問球被水平擊出時(shí)的速度在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不出界?

(2)若擊球點(diǎn)的高度小于某個(gè)值,那么無論球被水平擊出的速度多大,球不是觸網(wǎng)就是出界,試求此高度?

解 (1)如圖3(右)所示,設(shè)球剛好擦網(wǎng)而過。

擦網(wǎng)點(diǎn)離擊球點(diǎn)在x和y方向位移:x1=3m,y1=h2-h1=2.5-2=0.5(m)

據(jù)位移關(guān)系:x=vty=12gt2,得v=xg2y①

代入數(shù)據(jù)可求得v1=310m/s,即為所求的速度下限。

設(shè)球剛好打在邊界線上,則落地過程在x和y方向位移x2=12m,y2=h2=2.5m,代入上面速度式可求得v2=122m/s。

欲使球既不觸網(wǎng)也不越界,則球初速度v0應(yīng)滿足:

310m/s

(2)設(shè)擊球點(diǎn)高度為h3時(shí),球恰好既觸網(wǎng)又壓線,如圖4所示。再設(shè)此時(shí)排球飛出的初速度為v,對觸網(wǎng)點(diǎn):x3=3m,y3=h3-h1=h3-2,

代入①式中速度公式可得:v=35h3-2②

對壓界點(diǎn):x4=12m,y4=h3,代入①式中,

速度公式可得:v=125h3③

②③兩式聯(lián)立,可得h3=2.13m,

即當(dāng)擊球高度小于2.13m時(shí),無論球被水平擊出的速度多大,球不是觸網(wǎng),就是出界。

點(diǎn)評 題中的兩個(gè)問題涉及臨界條件。解決的辦法是先畫出排球運(yùn)動的軌跡圖,再把題中的“生活語言”變成“物理語言”。如“不出界”即為“排球水平位移小于12m”,最后找到“剛觸網(wǎng)”、“剛出界”點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo),進(jìn)行求解。

題型4 與其它知識綜合運(yùn)用

例4 小球位于離豎直墻壁OA和水平地面OB等距離處P點(diǎn),且P到OA和OB的垂直距離均為L,緊靠小球(小球可視為質(zhì)點(diǎn))左側(cè)有一固定點(diǎn)光源S,如圖5所示。當(dāng)小球以某一初速度水平拋出,恰好落在墻角O處,則小球在空中運(yùn)動過程中其影子沿墻面移動時(shí)任意點(diǎn)的瞬時(shí)速度為多少?

解 研究小球從P點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)過程,則它的影子從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn),如圖5所示,有幾何關(guān)系有MNAC=PMPA,即12gt2AC=v0tL,式中t為研究過程中飛行時(shí)間,v0為平拋的初速度,可見ACt=gL2v0是一個(gè)恒量,故影子在墻面的運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動,而L=12gt2,L=v0t,故v0=gL2,最后得到ACt=v影=gL2

例5 一水平放置的水管,距地面高h(yuǎn)=1.8m,管內(nèi)橫截面積S=2.0cm2,有水從管口處以不變的速度v=2.0m/s源源不斷地沿水平方向射出,設(shè)出口處橫截面上各處水的速度都相同,并假設(shè)水流在空中不散開,取重力加速度g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力。求水流穩(wěn)定后在空中有多少立方米的水?

解 以t表示水由噴口處到落地所用的時(shí)間,有h=12gt2,單位時(shí)間內(nèi)噴出的水量為Q=Sv,空中水的總量為V=Qt,

由以上各式得V=vS2hg,代入數(shù)值得V=2.4×10-4m3。

點(diǎn)評 例4考查平拋運(yùn)動規(guī)律與幾何光學(xué)綜合運(yùn)用,當(dāng)然要用到數(shù)學(xué)知識,例5考查平拋運(yùn)動規(guī)律與流量的含義,也是考查運(yùn)用所學(xué)知識處理實(shí)際問題的能力,其核心是善于構(gòu)建物理模型。這兩題均有一定的難度。總之,在處理平拋運(yùn)動這一專題時(shí),在學(xué)生牢固掌握基礎(chǔ)知識與分析方法基礎(chǔ)上,再補(bǔ)充如上述各方面能力題型加以訓(xùn)練,是大有裨益的。

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