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2014高中物理 竖直方向上的抛体运动教案 鲁科版必修2
竖直方向上的抛体运动
教学目标:
联系运动的合成与分解来研究简单抛体运动。
学会利用矢量的方向定义,整体处理抛体问题。
认识竖直上抛过程中的对称性。
教学重难点:
竖直下抛与自由落体运动在公式使用时的区分;
竖直上抛运动的分步处理和整体处理时矢量方向的选取;
如何利用竖直上抛过程的对称性来简化所处理问题。
教学过程:
课题引入:
杂技演员表演抛球,他们可以同时扔三个以上小球而不使任何一个落地(PPT显示示意图)
我们现在假设他每隔0.4秒抛出一个球,接到球便立即把球抛出,已知除抛接的时刻外,空中有四个小球,把小球在空中的运动看成是直线运动的话,杂技演员应该把球抛多高?如果五个球呢?又应该要抛多高?
带着这两个问题,我们先来看两个定义:
一:竖直下抛运动
1.定义:将物体以一定的初速度沿竖直方向下下抛出,仅在重力作用下的运动叫竖直下抛运动。
(补充自由落体运动的定义:物体仅在重力的作用下,从静止开始下落的运动)
(用粉笔演示竖直下抛和自由落体运动)
2.学生回答并完成下表
不同点 相同点 初速度 运动规律 运动方向:
受力特点:
运动性质: 自由落体运动 V0=0 Vt=
S= 竖直下抛运动 V0(不等于0) Vt=
S=
比较其异同后得出:
竖直下抛运动是匀速直线运动和自由落体运动的合成
3.运动规律:
Vt=v0+gt
S=v0t+1/2gt2
Vt2-v02=2aS
4.例一:将一小球从距地面30m高处以5m/s的初速度竖直下抛,取,求(1)小球到达地面时的速度;(2)小球下落所用的时间。二:竖直上抛运动
定义:把物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出,仅在重力作用下物体所做的运动叫做竖直上抛运动。
条件:(1)初速度竖直向上;(2)只受重力作用。
讨论与交流:
,对竖直上抛运动物体的运动情况和受力情况进行分析,。竖直上抛物体在上升到最高点过程中,速度方向方向,物体做匀减速度直线运动到最高点速度为零,加速度竖直向下再从最高点下落过程中物体做自由落体运动。
竖直上抛运动的规定初速度的方向为正方向初速度为的,加速度为的匀变速直线运动。
????
???
???
??
3.处理竖直上抛运动问题的两种思路和方法
1).分步处理:上升过程是初速度为,加速度为,末速度的匀减速度直线运动来;下降过程是自由落体运动。(不考虑空气阻力)
?? 2 ).整体处理:将全过程看作是初速度为、加速度为的匀变速直线运动,用匀变速直线运动规律进行计算。
例题1:已知竖直上抛的物体初速度,试求:
(1)物体上升的最大高度以及上升到最大高度所用的时间。
?? (2)物体由最大高度落回原地时的速度以及落回原地所用的时间。
?? 解:(1)在上升过程中,物体做匀减速运动。取初速度的方向为正方向。加速度是重力加速度,方向竖直向下,所以。上升到最大高度时,
因此,由位移公式,得物体上升最大高度 ;
由速度公式,得物体上升到最高点所用的时间 ;
?????? (2)在下落过程中,物体做自由落体运动。取向下方向为正方向,加速度是重力加速度,,已知下落的位移为,
由,得物体同最大高度落回原地时的速度
再由,得落回原地所用的时间???
时刻(s) 0 1 2 3 4 5 6 位移(m) 0 25 40 45 40 25 0 瞬时速度(m/s) 30 20 10 0 -10 -20 -30
总结归纳:竖直上抛运动的基本特点
?? (1)上升的最大高度:????
?? (2)上升到最高占所用的时间与回落到原地所用的时间相等:? . 落回到抛出点的速度与抛出时速度大小相等,方向相反,上升过程与下降过程具有对称性。对称性是指:
??? 通过同一点的速度大小相等、方向相反;
??? 上升时间和下降时间相同,同一段位移用时也相同;
??? 上升为匀减速到零的过程,下降为自由落体运动回到抛出点,上升可看作下落的逆过程。
例题2:在离地面15m的高处,以10m/s的初速度竖直上抛一小球,求小球落地时的速度和小球从抛出到落地所用的时间。(忽略空气阻力的影响,取重力加速度)
解:将小球竖直上抛运动的整个过程作为一个整体,取初速度的方向即竖直向上的方向作为正方向,加速度为重力加速度,方向竖直向下,所以。已知,。根据,得小球落地时的速度??
由于小球落地时的速度方向竖直向下,所以取。
根据速度公式,得小球从抛出到落地所用时间? 。
即小球落地时速度为20m/s,方向竖直向下;小球从抛也到落地所用的时间为3s.
小结:竖直方向的抛体运动的共同特点和区别
竖直方向的抛体运动分为竖直下抛运动和竖直上抛运动,它们都是直线运动,都只受重力作用,所以加速都是重力加速度g,都能应用匀变速直线运动的规律来处理。但竖直上抛运动和
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