第五章 抛体运动单元教学设计（表格式）

单元教学设计
学科 物理 年级 高一
单元名称 抛体运动
使用教材版本 新人教版（2019） 单元课时数 4课时
一、单元学习主题分析
主题名称 抛体运动的特点及规律的研究
主题概述 本单元的教学设计宗旨是要充分运用学生在生活中积累的经验，采用实验与理论相结合的方法，促使学生联系生活实际，理解抛体运动的相关知识点，使学生掌握抛体运动的分析方法。 我从生活实际（学生的感性认识）引导学生学习物理知识（理性认识），体现了课程标准要求的注重让学生经历从自然到物理，从生活到物理的认知过程，从而激发学生的求知欲望，培养学生理性认识自然现象，科学解释自然现象的能力。
主题学情分析 抛体运动是生活中的一种普遍的现象，学生有感性认识，但如何科学地描述运动，学生还未接触到。可以说学生对于平抛运动的认知是肤浅的，表面化的。如：判断飞机空投物资时的下落点及空中的运动轨迹时常出现错误认识。
开放性学习环境 教室内分小组摆放桌椅（6人）、推拉式黑板（内镶多媒体显示屏、电脑）、一台数字采编仪、实验室可借平抛运动演示仪及教师自制仪器等
二、单元学习目标设计
物理学科核心素养 【物理观念】 1、根据生活经验建立抛体运动的概念，能说出抛体运动的特征，归纳曲线运动的条件。进一步建立平抛运动的概念，知道平抛运动是抛体运动的特例，拓展对运动多样性的认识。 2、知道平抛运动的运动性质、受力特点和研究方法，能分析生产生活中的抛体运动，加深对曲线运动条件、运动与力关系的理解。 【科学思维】 知道平抛运动是理想化的过程模型及平抛运动的模型建构条件。 会用运动的合成与分解分析、推导平抛运动的速度和位移；理解等效思想方法。 理解平抛运动的规律，会论证平抛运动的初速度、速度、位移和运动时间。 由化繁为简、从特殊到一般，领悟抛体运动的基本处理方法。 【科学探究】 实验描绘平抛运动的轨迹，探究平抛运动的规律，总结出曲线运动的处理方法并分析一个具体案例。 由平抛运动的轨迹分析理解平抛运动的规律。用数学方法得到平抛运动的轨迹方程，判断轨迹是否为抛物线。 【科学态度与责任】 体会实验探究与理论推导相结合、化繁为简、从特殊到一般的研究方法，领悟运动的合成与分解是处理抛体运动及后面将要学习的类平抛运动的基本方法。 能与他人合作探究、交流分享，具有严谨求实的科学态度。 由水平匀速运动的飞机空投救灾物资（教材练习与应用第三题）设计的汽车超速肇事情境中的平抛运动等培育学生的社会责任感。 教学重点： 建立平抛运动的概念，知道平抛运动是抛体运动的特例，拓展对运动多样性的认识。 教学难点： 理解平抛运动的规律，会论证平抛运动的初速度、速度、位移和运动时间。
三、单元学习任务
任务一 物体做曲线运动的规律和条件
任务二 探究平抛运动的速度和位移特点
任务三 用运动的合成与分解解决实际运动问题
任务四 拓展、延伸：平抛运动的推论
【单元情境】 在蓝球比赛中，运动员奋力投球，篮球沿着一条优美的弧线进入篮筐，我们就会为运动员的精彩投篮而欢呼。但是，我们也看到并不是每一次投球都能成功。那你知道如何才能提高投篮的命中率吗？学习了本单元抛体运动的内容你就能够解决这个问题。 任务一、物体做曲线运动的规律和条件 活动一、认识曲线运动的性质和条件 【情境】观察下边三幅图片描述的现象，并观看相关视频。 1.你能不能说清楚：砂轮打磨下来的炽热微粒、松鼠甩出的水滴、轨道小球，分别沿着什么方向运动？ 2.再列举两个我们常见的曲线运动的生活实例，并归纳一下出物体做曲线运动的方向有什么特点？ 3.如果桌面上有一个乒乓球向右做匀速直线运动，若突然打开侧面的风机，乒乓球将做何种运动？ 4.做曲线运动的物体，其运动轨迹、所受合外力方向和速度方向之间存在怎样的关系？
活动二、观察合运动与分运动的关系 1. 同桌两位同学互相配合，需要铅笔、直尺、白纸，白纸放在桌上，直尺轻压白纸并保持位置不变，甲同学沿着直尺画直线，乙同学沿着水平方向匀速拉动纸张，要求在实验过程中闭上眼睛， 只有甲同学画； 结论： 只有乙拉纸张； 结论： 同时进行。 结论： 2.合运动与分运动有什么关系？遵循什么运算法则？（红蜡快实验探究） 3.若船在河中始终保持船头朝正前方驶向对岸，你认为船会在对岸的正前方到达，还是会偏向上游或下游？为什么？如果想要垂直河岸渡河，应该怎么办？怎样渡河时间最短？
任务二、探究平抛运动的速度和位移特点 【情境】 在排球比赛中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？ 活动一、探究平抛运动的规律 在水平和竖直两个方向中，先研究其中一个方向的运动规律，再设法分析另外一个方向的运动规律。 1.探究平抛运动竖直方向分运动规律。 观看视频，现利用如图所示仪器，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。分别改变击打力度和离地高度，多次重复实验。 从这个实验看，平抛运动在竖直方向的分运动是什么运动？ 2.探究平抛运动水平方向分运动规律。 观看视频请结合右图“描迹法”探究平抛运动特点的实验，简述实验步骤，并思考以下问题： ①平抛运动起点应该怎样确定？为什么必须斜槽末端的切线水平？如何验证？为什么必须从斜槽上同一位置无初速度滚下？ ②尝试画出轨迹并在轨迹上获取相同时间间隔的点。 ③这些点之间的水平位移存在什么特点？说明水平方向的运动是什么运动？ 反思：如果实验的结果与你的推论之间有一些差异，原因可能有哪些？ 3. ①结合实验事实依据，从位移和速度两个方面探究平抛运动的规律 速度位移水平分运动 竖直分运动 合运动 图示 变化量
②平抛运动的轨迹有什么特点？结合表格请尝试用数学推导方法予以证明。 ③水平抛出的飞镖在空中做的运动是匀变速运动吗？如何证明？ 【练习】 1. (多选)物体在做平抛运动时，在相等时间内，下列哪些物理量相等(　 　) A．速度的增量　 B．加速度 C．位移的增量 D．位移 2. (多选)如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向，图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的，不计空气阻力，则(　　) A．a的飞行时间比b的长 B．b和c的飞行时间相同 C．a的水平初速度比b的大 D．b的水平初速度比c的小 活动二、利用平抛运动规律解决生活问题 1. 在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟？g取10 m/s2 。 2. 环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水 平设置，管口离地面有一定的高度，如图所示。现在，环保人员只有一把卷尺，请问需 要测出哪些数据就可大致估测该管道的排污量？写出测量每秒钟排污体积的表达式。
任务三、用运动的合成与分解解决实际运动问题 （解决小船过河、滑雪、投篮问题） 【学习目标】 1.从合运动、分运动的关系，分析解决小船过河问题。 2.运用平抛运动的规律，解决滑雪等体育运动中的抛体运动问题。 3.应用“平抛运动规律”“运动的合成与分解”，解决投篮中的斜抛问题。 【情境】 2021年7月河南郑州遭遇特大暴雨牵动亿万中国人民的心，3天的降雨量相当于以往1年的降雨总量，7.19日单日降雨量更是达到了552.5毫米，暴雨引发的城市内涝和山洪造成大量房屋倒塌，山东省消防救援总队调派济宁、聊城等地5个支队、274名指战员、63辆消防车参与救援。我市指挥部接到救援信息，派出三名消防官兵驾驶冲锋舟营救数名被困湍急洪水中爬上孤岛的群众，驾驶员应该怎样控制冲锋舟的行驶方向？ 活动一、小船过河问题中的合运动、分运动 一条宽阔的大河上有两个码头A、B隔河正面相对。小明驾着小船从码头A出发，将一批货物运送到对岸的码头B。他驾船时始终保持船头指向与河岸垂直，但小明发现小船行驶的路线并不与河岸垂直，而是朝河的下游方向偏移到C位置，请给出原因。 【思考与讨论】 1.已知船在静水中的速度大于水流的速度，渡河时间最短、渡河位移最短分别是怎样操作小船船头朝向的？ 2.船头正对对岸行驶，行驶到河中心时水流速度变快，过河时间是否变化？ 3.若船在静水中的速度小于水流的速度，那么最短渡河时间、最短渡河位移是否变化？ 活动二、滑雪运动中的平抛运动规律 我国滑雪运动员谷爱凌在备战2022年北京冬奥会期间的一次滑雪训练中，在滑雪道上获得一定速度后从跳台水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，跳台位置为a点，着陆点在斜坡上b点。测得ab间的距离为40 m，斜坡与水平方向的夹角为30°。试计算谷爱凌在a处的速度大小和在空中飞行的时间。不计空气阻力，g取10 m/s2。 【思考与讨论】 现在要求解谷爱凌在空中离坡面的最大距离，该怎样分析？ 【练习】 在某景点有一狮身鱼尾喷泉，小明同学手里只有一把卷尺，请你帮他设计实验，测出喷泉每秒钟的出水量。 活动三、运用抛体规律解决投篮问题 在篮球比赛中，投篮的投出角度会影响投篮的命中率。在某次投篮表演中，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球以与水平面成45°的倾角准确落入篮筐，这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平面上，投球点到篮筐距离为9.8 m，忽略空气阻力，g取10 m/s2。 请思考以下问题：篮球的运动轨迹是怎样的？我们处理篮球斜抛轨迹时应怎样建立坐标系？处理方式与平抛运动处理方式有什么异同？ 结合对以上问题的思考，请你计算出： （1）篮球进筐的速度有多大？ （2）篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？ 、 任务四、【单元拓展】 平抛运动是本单元研究的重点，下图为导光水柱平抛运动图像。现将其轨迹置于二维坐标系中，如图所示，虚线AB为任意时刻瞬时速度的反向延长线。请探究以下关于平抛运动的重要推论。 ①借助下图观察做平抛运动的物体，猜测任意时刻瞬时速度的反向延长线一定通过哪一点？并予以证明。 ②平抛运动中某一时刻，速度与水平方向夹角为θ，位移与水平方向夹角为α，则θ与α间有何定量关系？ ③如图，两个小球A和B以不同的水平初速度抛出后落到斜面上的同一位置，两小球在落点的速度方向是否相同？小球在运动过程中，距斜面最远时的条件？
四、单元学习评价
水平划分水平标准自评互评教师评价我的疑惑水平一从物理学的角度观察抛体运动现象，能解释简单的抛体运动现象，能参照教材与同学一起探究抛体运动的规律，认识到运动的分解的基本现象。水平二能用抛体运动的规律解释简单的自然现象，并且能够就解决熟悉的抛体运动、小船过河等问题，能在他人的帮助下设计实验探究平抛运动的性质，体会“化繁为简”在运动的合成与分解中的妙用。水平三能用物理语言准确描述抛体现象，独立设计实验进行抛体现象的研究，并用运动的合成与分解解决小船过河、滑雪、投篮等实际题，体会“等效思想”等创新思维在生活中的用处。
五、单元作业（限时过关训练）
要求：a.限时：60分钟。 b.审题：从情景中提取有效信息，勾画关键词，合理建模。 c.用对待高考试卷的态度来对待每一次限时过关。 一、单选题（本题6小题，只有一个选项正确，每小题3分，共18分。） 1．(本题3分)关于运动的性质，以下说法中正确的是（ ） A．变速运动一定是曲线运动 B．加速度不变的运动一定是直线运动 C．曲线运动一定是变速运动 D．曲线运动的加速度一定是变化的 2．(本题3分)如图甲喷出的水做斜抛运动，图乙为斜抛物体的轨迹，对轨迹上的两点A、B下列说法正确的是（不计空气阻力）（ ） A．A点的速度方向沿切线向上，合力方向沿切线向下 B．A点的速度方向沿切线向上，合力方向竖直向下 C．B点的速度方向沿切线向下，合力方向沿切线向下 D．B点的速度方向沿切线向下，合力方向竖直向上 3．(本题3分)如图所示，从同一竖直线上的A、B两点，分别以速度v1、v2水平向右抛出甲、乙两小球，两球同时着地于同一点（不考虑空气阻力），上述过程中（ ） A．甲、乙两物体同时抛出 B．乙在甲运动到与B等高位置抛出 C．甲先抛出，且v1v2 4．(本题3分)如图所示，红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升，若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时，玻璃管从AB位置水平向右做匀减速直线运动，则红蜡块的实际运动轨迹可能是图中的（ ） A．直线P B．曲线Q C．曲线R D．三条轨迹都有可能 5．(本题3分)在东京夏季奥运会上，我国跳水运动员获得多枚奖牌，为祖国赢得荣誉．高台跳水比赛时，运动员起跳后在空中做出各种动作，最后沿竖直方向进入水中．若此过程中运动员头部连续的运动轨迹示意图如图中虚线所示， a、b、c、d为运动轨迹上的四个点．关于运动员头部经过这四个点时的速度方向，下列说法中正确的是（ ） A．经过a、b、c、d四个点的速度方向均可能竖直向下 B．只有经过a、c两个点的速度方向可能竖直向下 C．只有经过b、d两个点的速度方向可能竖直向下 D．只有经过c点的速度方向可能竖直向下 6.(本题3分)如图所示，AB杆和墙的夹角为θ时，杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1，B端沿地面的速度大小为v2，则v1、v2的关系是(　　) v1＝v2　　 B．v1＝v2cos θ C．v1＝v2tan θ D．v1＝v2sin θ 二、多选题（本题2小题，每小题4分，共8分。） 7．(本题4分)如图所示，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端，从抛出到落至斜面上(忽略空气阻力) （ ） A．两次小球运动时间之比t1∶t2＝1∶ B．两次小球运动时间之比t1∶t2＝1∶2 C．两次小球抛出时初速度之比v01∶v02＝1∶ D．两次小球抛出时初速度之比v01∶v02＝1∶2 8．(本题4分)如图所示，某人由A点划船渡河，船头指向始终与河岸垂直，关于小船的运动，下列说法中正确的是（ ） A．小船到达正对岸的B点 B．小船到达正对岸B点的左侧 C．小船到达正对岸B点的右侧 D．水流速度大小对小船渡河时间没有影响 三、实验题(共12分) 9.用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 甲 乙 (1)下列实验条件必须满足的有________。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或“不需要”)y轴与重垂线平行。 b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图乙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则____(选填“大于”“等于”或“小于”)。可求得钢球平抛的初速度v0大小为________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。 (3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________。 A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B．用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹 C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹 四、计算题（共22分） 10．(本题6分)将物体从某一高处以10m/s的初速度水平抛出，经2s落地，不计空气阻力，g取10m/s2，求： （1）物体的水平位移为多少？ （2）物体的竖直位移是多少？ （3）物体落地的速度是多少？ 11．(本题6分)摩托车跨越表演是一项惊险刺激的运动，受到许多极限运动爱好者的喜爱．假设在一次跨越河流的表演中，摩托车离开平台时的速度为24 m/s,成功落到对面的平台上，测得两岸平台高度差为5 m，如图所示．若飞越中不计空气阻力，摩托车可以近似看成质点，g取10 m/s2,求： （1）摩托车在空中的飞行时间。 （2）摩托车落地前瞬间的速度大小 12．(本题5分)小船在到达码头后，由人工将小船停靠在河岸边并固定。码头离水面高H 的岸边工人以大小为的速度v0匀速收绳使船靠岸。当船与岸上的定滑轮水平距离为S时，船速是多大？
13.(本题5分)体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼、标枪等(如图所示)，都可以看作是斜上抛运动。以抛出的铅球为例： （1）铅球离开手后，如不考虑空气阻力，其受力情况、速度有何特点？ （2）铅球在最高点的速度是零吗？ （3）对于给定的v0，如何才能让抛出的距离达到最大值，实现最佳成绩？请给予证明。
六、反思性教学改进
出错的题目
错题原因
有待提升的方面
我的收获
七、本单元知识结构图
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