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[高一物理教案]

第四节

平抛物体的运动

一、教学目标

⑴ 知识目标

知道平抛运动的特点是初速度方向水平,只有竖直方向受重力作用,运动轨迹是抛物 线.2.知道平抛运动形成的条件.3.理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g 4.会用平抛运动规律解答有关问题.⑵ 能力目标: 1.通过观察演示实验，概括出平抛物体运动的特征，培养学生观察、分析能力; 2.通过对教材上附图5-17"平抛物体的闪光照片"的分析，或对平抛运动课件的分析 启发学生：处理物理问题可以利用各种技术手段来弥补我们感官功能上的不足，从而培养新的研究方向的创新能力、猜想能力和归纳总结能力.⑶ 思想、方法教育目标: 1.在知识教学中应同时进行科学研究过程教育,本节课以研究平抛物体运动规律为中 心所展开的课堂教学,应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:观察现象,初步分析→猜测→实验研究→得出规律→重复实验,鉴别结论→追求统一.2.利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学"化曲为直"、"化 繁为简"的方法及"等效代换""正交分解"的思想方法.3.在实验教学中,进行控制的思想方法的教育:从实验的设计、装置、操作到数据处理, 所有环节都应进行多方面实验思想的教育."实验的精髓在于控制"的思想,在平抛物体实验中非常突出.如装置中斜槽末端应保持水平的控制;木板要竖直放置的控制;操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制;在测量小球位置时对实验误差的控制等.⑷ 情感、德育目标: 1.通过重复多次实验，进行共性分析、归纳分类,达到鉴别结论的教育目的,同时还能 进行理论联系实际的教育.2在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到".力与物体运动的 关系".这方面的问题,我国东汉的王充（公元27－97年）历尽心血三十年写成《论衡》一书,全书三十卷八十五篇约三十万字.已有精辟论述.以此渗透爱国主义教育和刻苦学习,勤奋工作精神的美德教育.【教学重、难点分析】

1.重点是平抛物体的运动规律：物体（质点）的位置、速度如何随时间变化，轨迹是 如何形成的；

2.平抛物体运动是怎样分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 的？这是难点，也是教学的重点。

【教学器材】

1.平抛、竖落轨迹演示器（包括电源、三个钢球）;平轨轨迹描绘仪（包括小车和绘 图笔）

2.平抛、自由落体与水平匀速实验器（包括两个不同颜色、同样大小的小球、小锤、支架等）; 3.平抛物体运动和自由落体运动的频闪照片（课本图5-17）、刻度尺、铅笔；

4."飞机投弹"课件

1、平抛课件2（能分析演示水平匀速运动和竖直自由落体运动）；
5,"猎猴"课件3《能演示第一册p．89习题（3）描述的现象》。

引入课题

谈话引入：上节课我们学习了运动的合成和分解,应该知道两个直线运动的合运动可 以是曲线运动,一个曲线运动也可以分解为两个方向上的直线运动.

《渗透迁移原则、激励逆向思维》

今天我们要研究的是这样一种新的运动,请看实验演示：《小粉笔头沿水平桌面弹出》、《小球水平抛出》、《小车沿水平轨道抛出》这是一类什么运动？ 《贯彻序列原则、期待原则》 【板书课题】平抛物体的运动 进行新课

㈠ 师要求〖观察现象,初步分析〗

由上面观察的现象分析运动特点及其原因？（由同学们互相讨论或独立思考完成）.《生生互动3分钟》

生：被抛出小球具有以下特点：1.水平抛出,2.抛出后的小球、小车、粉笔头只受重力 （空气阻力很小可忽略）.由于初速与合外力不在一条直线上,运动轨迹必是曲线.由上述分析可知：初速度沿水平方向抛出的物体在重力作用下的运动叫做平抛运动, 平抛运动是一种曲线运动.㈡ 引导（学生在上述分析基础上进行）〖猜测〗

平抛物体的运动可能是水平方向的匀速运动和竖直方向上的自由落体运动.㈢ 师生共同（互动10分钟）对猜测进行〖实验验证性研究〗

观察演示实验：⑴平抛、竖落轨迹演示器.平抛、竖落轨迹演示、⑵.平抛物体运动和 自由落体运动的频闪照片（课本图5-17）

1.在"平抛物体的闪光照片"上用铅笔画几条竖直线和水平线，并且过小球的球心，用 刻度尺测量这些小球之间的水平距离和竖直距离，再用学过的知识计算一下,得出在相等时间里前进的水平距离相等，可以证明平抛运动的水平分运动是匀速的.这说明竖直方向的运动也不影响水平方向的运动

2.由平抛、竖落轨迹演示器演示：平抛的小球与自由下落的小球同时落地。

在高度一定的条件下，先后使平抛小球以大小不同的水平速度抛出（小锤打击的力 度不同），学生观察得出结论：在高度一定的条件下，平抛初速度大小不同，但运动时间相同。

推理：平抛运动的时间与初速度大小无关，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体 运动。

分析验证：从课本所附图5-17"平抛物体的闪光照片"上可以看出，同时开始自由下 落和平抛的小球在同一时间下落相同的高度。

实验表明，平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,水平方向速度的大小并不影响平 抛物体在竖直方向的运动.㈣ 引导同学自己推导〖得出规律〗（体现领悟、强化和激励原则）（约10分钟） 明确：以抛出点为坐标原点，沿初速度方向为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向。

从抛出时开始计时，t时刻质点的位置P（x，y）， 如图1所示。

（1）

（2）

由于从抛出点开始计时，所以t时刻质点的坐标恰好等于时间t内质点的水平位移和 竖直位移，因此（1）（2）两式是平抛运动的位移公式。

①由（1）（2）两式可在xOy平面描出任一时刻质点是平抛运动的位移公式。sOP

1x2y2(v0t)2(gt2)2

2ygt

x2v0②求时间t内质点的位移,t时刻质点相对于抛出点的位移的大小 位移方向可用s与x轴正方向的夹角α，α 满足下述关系。tg③由（1）（2）两式消去t，可得轨迹方程 上式为抛物线方程，"抛物线"的名称就是从物理来的。

如图2所示。平抛运动的速度公式

t时刻质点的速度vt是由水平速度vx和竖直速度vy合成的。

vx=v0 vy=gt vt的大小

vt的方向可用vt与x轴正方向夹角 β来表示， 满足下述关系

㈤ 教育学生要进行〖重复实验，鉴别结论〗（指导学生自行阅读相关资料）

在科学发展中，只有当不同的研究者从重复实验中得出相同结果时，科学结论得到 鉴定，才能被公认为成立。

㈥ 下一步才是〖追求统一〗（指导学生自行阅读相关资料）在科学史上，凡是在某一具体领域得到物理规律，科学家总是要把它与己有的基础理论进行比较研究.当得 到平抛规律后，自己要想到它与牛顿运动定律的统一：水平方向F=0,a=0.匀速运动;竖直方向F=ma,a=g.自由落体运动.可见：平抛运动规律与牛顿运动定律是统一的.巩固演示（开阔眼界，拓展知识，培养想象能力）

1.飞机投弹"课件1.《结合课本第87页例题描述的现象》 2."猎猴"课件3《能演示第一册p．89习题（3）描述的现象》。

布置作业（适时进行物理学史教育）

1.练习三第⑴、⑵、⑶题课外思考并《讨论1》平抛物体飞行时间与什么有关？水 平位移与什么有关一。《讨论2》伽利略在1638年写的《两种新科学的对话》一书中说,一颗石子从船上一根桅杆顶上落下时，不论船是静止的还是匀速航行的，它都将落在桅杆的脚下,并亲自做了这个实验。请用平抛运动的规律解释这一现象.并能举出生活中相似的实例。

2.练习三第⑷、⑸、⑹、⑺题做在练习本上。 【教学说明】

1."引入"是一个重要的教学环节，对调动学生学习积极性、主动性和激发求知欲,都有 不可估量的作用.从己知到未知,是一般的引入方法,话语应简洁且具有启发性."平抛物体的运动"这节课所需的准备知识是：运动的合成、牛顿运动定律、物体做曲线运动的条件和直线运动的一些知识。所以,在引入时只需简单几句话就能达到激发学生求知欲的目标,使学生产生跃跃欲试的心理状态.2.做好演示实验和分析好闪光照片是新课学习的关键.从实验事实出发，观察现象初 步分析、进行猜测、而后再实验研究得出规律、之后还需重复实验鉴别结论、最终要追求统一。这是一条研究物理科学规律的一般方法,也是本课教学主线.教师应给予特别重视..3.学生应在教师引导下,主动获取知识、.培养能力、学会学习和科研的方法.这既有 利于调动学生学习积极性,也有利于使学生获得成就感.所以本教案在观察现象初步分析、猜测、实验研究、推导规律阶段都交给学生自主完成.4.本节课的重点是掌握平抛运动的分解方法.要使学生能够理解平抛运动为什么可 以分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动.教材己从理论和实验两方面提供了素材.因此,我们既要做好演示实验和演示课件,还要注意理论上的简单分析.对于基础较好,能力较强的学生,这种理论分析可以在生生互动的讨论过程中进行.5.在学生明确平抛运动是两个分运动的合运动后,对于平抛运动的计算公式,如飞行 时间、水平距离等，可引导学生日己分析推导得出,并可依据公式画出它的轨迹,而不必死记硬背.有可能时，讨论中应明确下述几个问题,对巩固本课更为有益

⑴飞行时间由竖直分运动即自由落体运动决定,因而飞行时间t决定于高度h,而与水 平方向的分运动无关.也就是说,无论以多大的水平速度抛出的物体（小于第一宇宙速度）只要高度相同,都将同时落地;水平飞行距离与水平初速及飞行时间都有关系.本节课例题和练习三的第

1、

2、3题都是这方面的讨论题.（建议留着课外思考巩固）.⑵平抛运动在任一时刻的速度是它的两个分运动在这一时刻速度的合成.它的大小和 方向需用平行四边形定则计算得出,它的方向时刻变化.平抛运动的速度不能直接用匀变速直线运动公式得出。

[高一物理教案9-7]

教案9-7 受迫振动 共振

一、教学目标

1.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率.2.知道什么是共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例.

二、教学重点、难点分析

1．理解受迫振动的频率等于驱动力的频率。

2．掌握共振的条件及其应用。

三、教具

受迫振动演示器，共振演示器，两个频率相等的音叉

四、教学方法

实验观察、讲授

五、教学过程 （－）引入新课

上节课讲了阻尼振动，在外力使弹簧振子的小球和单摆的摆球偏离平衡位置后，它们就在系统内部的弹力或重力作用下振动起来，不再需要外力的推动，这种振动叫做自由振动，由于阻力不可避免，这样的振动最终都会停下来。那么我们有无使它们振幅不减小的办法呢？（提问）那就是给系统不断补充能量，即给系统一个周期性的外力，使该外力对系统做功来不断补充系统所损失的能量，使其不断振动下去，这种振动叫受迫振动，这就是本节课我们要研究的内容。

【板书】七 受迫振动 共振

（二）进行新课 【演示1】受迫振动：课本图9－29所示装置中弹簧下面悬挂着重物，放手后让它振动，由于阻尼作用，重物很快停止振动，如果不断地转动摇把，即用周期性的外力作用于振动的物体，重物就会不断地振动，这就是受迫振动。

【板书】

1、受迫振动

（1）驱动力：维持受迫振动的周期性外力叫做驱动力。

（2）受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动。

提问：“请同学们举出你所知道的受迫振动的例子。”

学生举例：跳水运动员在跳板上行走时跳板所发生的振动；
机器工作时机器底座所发生的振动，都是由于受到外界驱动力作用下所做的受迫振动。那么做受迫振动的物体在振动时的频率由什么决定呢？请同学们进一步观察实验。

（以日常生活中的实例激发学生的学习兴趣， 【演示2】受迫振动

把重物提到某一高度，放手后让它做自由振动，记住它的振动频率（或周期），这个频率是系统的固有频率，然后以各种不同速度转动摇把，振子做受迫振动的周期也随之改变，转速大，振子振动的频率也随之增大，由此得出结论。

【板书】（3）物体受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。

振子的固有频率由什么决定的呢？任何物体都有自身的特殊的结构，它们的固有频率是由这些结构所决定的，单摆的固有频率是由摆长和当地的重力加速度所决定的，弹簧振子的固有频率是由弹簧和小球所决定的，而与外界无关。

虽然物体做受迫振动的频率是由驱动力频率决定的，而与物体的固的频率无关，但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢？

【演示3】共振

在一根张紧的绳子上挂几个摆（课本图9－30），其中A、B、C的摆长相等．当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力．当A摆动的时候，其余各摆也随之做受迫振动，而此时驱动力的频率就是A摆的固有频率． 实验表明，固有频率跟驱动力频率相等的B摆和C摆振幅最大；
固有频率跟驱动力相差最大的D摆振幅最小．由此得出结论：做受迫振动的物体振幅A与驱动力的频率f的关系曲线．当驱动力的频率f与物体的固有频率f′接近时，物体的振幅越大；
当物体所受的驱动力频率与物体的固有频率相等时，物体振动振幅最大．在做实验1时，我们也看到当把手转速达到某一数值时，即驱动力的频率等于振子的固有频率时，振子振幅最大，这种现象叫做共振．

【板书】

2、共振

（1）共振：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。

【演示4】声音的共鸣（课本图 9－32）．

取两个频率相同的音叉A和B，相隔不远并排放在桌上，打击音叉A的叉股，使它发声．过一会儿，用手按住音叉A的叉股，使它停止发音，可以听到没有被敲的音叉B发出了声音．如果在音叉B的叉股上套上一个套管来改变B叉的固有频率，重复上述实验，就听不到音叉B发出的声音．

如何来解释这种现象呢？音叉A振动后，在空气中激起声波，声波传到B后，给B一个周期性的驱动力．由于驱动力的频率跟音叉B的固有频率相等，于是B发生共振，发出声音．这种声音的共振现象叫做共鸣．

【板书】（2）共鸣

音叉下面所装的空箱叫共鸣箱，音叉发声后，共鸣箱发生共鸣，可以使音叉的声音加强，家用的音箱的原理类似于此．

在日常生活、生产中有些共振对人类有益，有些共振对人类有害，如何利用共振和防止共振呢？

【板书】（3）共振的应用和防止

共振现象有许多应用，把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用于制成测量发动机转速的转速计．使转速计与开动着的机器紧密接触，机器振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器运转频率相同的那片钢片发生共振，有较大的振幅．若已知钢片的固有频率，就可知道机器的转速．

共振筛（课本图9－33）也是利用共振现象制成的．把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛．偏心轮在发动机的带动下发生转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，有较大的振幅，提高了筛除杂物的效率．

在某些情况下，共振也可能造成损害．军队或火车过轿时，整齐的步伐或车轮对铁轨接头处的撞击会对桥梁产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近桥梁的固有频率，就可能使桥梁的振幅显著增大，以致使桥梁发生断裂．因此，部队过桥要用便步，以免产生周期性的驱动力．火车过桥要慢开，使驱动力的频率远小于桥梁的固有频率．

轮船航行时，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆，这时可以改变轮船的航向和速度，使波浪冲击力的频率远离轮船摇摆的固有频率．

机器运转时，零部件的运动（如活塞的运动、轮的转动）会产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近机器本身或支持物的固有频率，就会发生共振，使机器或支持物受到损坏．这时要采取措施，如调节机器转速，使驱动力的频率与机器或支持物的固有频率不一致．同样，厂房建筑物的固有频率也不能处在机器所能引起的振动频率范围之内．

总之，在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
在需要防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好．

（三）巩固练习

1．A、B两个单摆，A摆的固有频率为f, B摆的固有频率为 4f．若让它们在频率为 5f的驱动力作用下做受迫振动，那么 A、B两个单摆比较

A．A摆的振幅较大，振动频率为f． B．B摆的振幅较大，振动频率为 4f． C．A摆的振幅较大，振动频率为 5f． D．B摆的振幅较大，振动频率为 5f．

2．一船在海上以某速度朝东北方向行驶，正遇上自北向南的海浪，海浪每分钟拍打船体15次，船在水中振动的固有周期是6s，为避免发生共振，以下可采用的四种措施中，最有效的是

A．把船改向东航行，并使船速增大． B．把船改向东航行，并使船速减小． C．把船改向北航行，并使船速增大． D．把船改向北航行，并使船速减小．

3．支持车厢的弹簧固有频率是2 Hz，列车行驶在铁轨长度为12.5 m的铁路上，当行驶速度为多大时，车厢振动最强烈？

（四）作业

1．复习本节课文，联系实际列举几个共振的应用和防止实例． 2．练习七第（1）、（2）题做在作业本上． 参考题

1、洗衣机在把衣服脱水完毕拨掉电源后，电动机还要转动一会儿才能停下来．在拨掉电源后，发现洗衣机先振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，再慢慢振动又减小直至停下来．其间振动剧烈的原因是

A．洗衣机没有放平稳． B．电动机有一阵子转快了．

C．电动机转动的频率和洗衣机的固有频率相近或相等． D．这只是一种偶然现象．

2．“洗”是古代人用金属制造的形似现在洗脸盆一样的东西．盆底铸有四条鱼，叫鱼洗．注入鱼洗一半以上容量的水，用手有节奏地摩擦盆上的两耳，盆会像击钟一样振动起来，发出嗡嗡的声音，同时水产生激荡的波纹，形成一定的图案．在振动强烈时，盆里像有几条活鱼一样，不仅搅得浪花荡漾，而且还有许多小水珠从鱼口处向上喷．试解释此现象．

说明：

1.教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时，振动的特点.2．在做共振实验时，也可以用如下的实验代替课本中图9-33的实验。即在同一块薄木板上固定许多长度不同，但质地、粗细相同的小木棒，振动其中的一个，观察其他小木棒哪一个振动得最剧烈。

3．注意引导学生多思考一下共振在实际中的应用(如乐器的共鸣箱等)以及避免共振的做法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。

[高一物理教案3-5]

3.5 力学单位制

一、教学目标

1、知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位。

2、知道力学中的三个基本单位。

4、培养学生在计算中采用国际单位制，以简化运算 。

二、重点难点

重点：单位制及其应用。

难点：正确理解单位制在错误！链接无效。计算中的作用。

三、教学方法

讲练结合

四、教学过程 (一)、新课引入

我们已经学过许多物理量，大多数物理量都有单位，并且，有的是通过物理公式确定它们的单位 。一般说来物理量的单位可以任意选取，这样就会存在同一个物理量出现多个单位，与此同时存在多种单位制。那么，通用的单位制是什么？它们又是如何建立的？本节课我们就来学习这个问题。

(二)、单位制

1、基本单位 ：选定几个基本物理量的单位

学生阅读课文，明确力学中的三个基本单位：
a：长度的单位——厘米(cm)、米(m)、千米(km)；

b：时间的单位——秒(s)、分(min)、时(h)；

c：质量的单位——克(g)、千克(kg)。

2、导出单位：根据物理公式中其他物理量和基本物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位，叫导出单位。

1 物理公式在确定物理量的数量的同时，也确定了物理量的单位关系。

举例说明：

( 1）我们选定位移的单位米，时间的单位秒，就可以利用v米每秒。

( 2）再结合公式aVt-Votst推导得到速度的单位

，就可以推导出加速度的单位：米每二次方秒。

( 3）如果再选定质量的单位千克，利用公式F＝ma就可以推导出力的单位牛。

3、单位制：基本单位和导出单位一起构成了单位制。 (三)、学生阅读课文：力学中的国际单位制及三个基本单位

1、长度单位——米(m)

2、时间单位——秒(s)

3、质量单位——千克(kg) (四)、巩固训练：

1、现有下列物理量或单位，按下面的要求填空：A.质量；
B.N；

C.m/s ；

D.密度；

E.m/s；

F.kg；

G.cm；
H.s；

I.长度 j.时间。

(1) 属于物理量的是 。

(2) 在国际单位制中作为基本单位的物理量有 ；

(3）在国际单位制中属于基本单位的有 ，属于导出单位的有 。

2、例题：

一个原来静止的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下：
a：5s末的速度是多大？ b：5s内通过的路程是多大？

分析：本题中，物体的受力情况已知，需要明确物体的运动情况，物体的初速度v0=0，在恒力作用下产生恒定的加速度，所以它作初速度为零的匀加速直线运动，已知物体的质量m和所受的力F，根据牛顿第二定律F＝ma求出加速度a，即可用运动学求解得到最终结果

2解答：

已知：m＝7kg，F＝14N，t＝5s 求：vt和S 解：aFm14N7kg2=2m/s=2N/kg

2 vt=at=2m/s×5s=10m/s s=12at=212×2m/s×25s=25m 22 说明：按国际单位制统一各已知量的单位后，不必一一写出各物理量的单位，只在最终结果后面写出正确单位就可以了。

简化后的解题过程：

aFm12147m/s22m/s2vtat25m/s10m/s sat21222525m 训练：

质量m＝200g的物体，测得它的加速度为a＝20cm/s，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又符合一般运算要求的是 。

A: F=20020=400N；

B: F=0.20.2=0.04N：
C: F=0.20.2=0.04；

D: F=0.2kg0.2m/s=0.04N (五)、课堂小结：

（1）选定的几个物理量的基本单位（2）力学中的基本单位：单位制（1）由基本单位和物理公导出单位（2）在计算时，一般用国计算中不必一一写出各3

2单位长度；
质量；
时间式推导出来的物理量的际单位制，量的单位单位 (六)、课外作业：略

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