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1、
1.3 研究斜拋運(yùn)動(dòng)
教研中心
教學(xué)指導(dǎo)
一、課標(biāo)要求
1.知道斜拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是初速度方向斜向上方,只有豎直方向受重力作用.它的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線.
2.知道斜拋運(yùn)動(dòng)可以看作兩個(gè)不同方向運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).
3.知道什么是斜拋運(yùn)動(dòng)的射高和射程.定性地了解它們?cè)鯓与S初速度和拋射角而改變.
4.知道什么是彈道曲線,知道它與拋物線不同.
二、教學(xué)建議
1.斜拋運(yùn)動(dòng)也是一種只在重力作用下的運(yùn)動(dòng),教學(xué)中可以讓學(xué)生比較斜拋運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的相同和不同,包括受力情況、初速度、運(yùn)動(dòng)軌跡以及運(yùn)動(dòng)如何分解等等,以提高學(xué)生的類比和綜合歸納能力.
2.課本介紹了兩種分解斜拋運(yùn)動(dòng)的方法.并說(shuō)明一個(gè)運(yùn)動(dòng)如何
2、分解不是絕對(duì)的,要從研究問(wèn)題的需要和方便考慮.
3.對(duì)于“射高和射程如何隨拋射角和初速度而改變”只要求通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生定性地了解.除了課本所示的實(shí)驗(yàn),還可舉學(xué)生熟悉的例子(如投擲鉛球加以說(shuō)明.
4.從知識(shí)的結(jié)構(gòu)看,斜拋運(yùn)動(dòng)更具一般性,章后小結(jié)的第7條就是從深化對(duì)知識(shí)的理解和形成知識(shí)結(jié)構(gòu)的角度提出的.可要求基礎(chǔ)較好的學(xué)生考慮回答,但不一定作為普遍要求,以免增加學(xué)生負(fù)擔(dān).
資源參考
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理來(lái)解斜拋運(yùn)動(dòng)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,經(jīng)常把斜拋運(yùn)動(dòng)分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的上拋運(yùn)動(dòng)來(lái)處理,但有時(shí)也可以用其他的分解方法.
如圖所示,從A點(diǎn)以v0的初速
3、度拋出一個(gè)小球,在離A點(diǎn)水平距離為s處有一堵高度為h的墻BC,要求小球能超過(guò)B點(diǎn).問(wèn)小球以怎樣的角度拋出,才能使v0最?。?
先用最一般的坐標(biāo)取法:以A點(diǎn)作為原點(diǎn),水平方向(AC方向)作為x軸,豎直方向作為y軸.小球的運(yùn)動(dòng)方程為
可解得
h=stanθ=-gt2/2v02cos2θ①
這是一個(gè)有關(guān)θ和v0的函數(shù)關(guān)系,需要求θ為多少時(shí)v0有極小值.將①式改寫(xiě)成
h=stanθ-gs2(1+tan2θ)/2v02
即tan2θ-tanθ++1=0②
這是一個(gè)有關(guān)tanθ的一元二次方程,其判別式為
D=B2-4AC=
②式的解為
tanθ=[]
當(dāng)v0太小時(shí),D—0,
4、②式無(wú)解,說(shuō)明在此情況下小球不可能越過(guò)BC墻,當(dāng)D=0時(shí),②式有解,此時(shí)的v0便是小球能越過(guò)墻頂?shù)淖钚〉膙0(因?yàn)槿绻俅螅銜?huì)有兩個(gè)θ值都能經(jīng)過(guò)墻頂).
-s2=0
取作為未知數(shù),可以解得
=h
舍去不合理解,v0=
此時(shí)tanθ=,θ=arctan=arctan
這種解法的數(shù)學(xué)要求較高.
換一種坐標(biāo)取法:以AB方向作為x軸(如圖).小球在x、y方向上都是做勻變速運(yùn)動(dòng),v0和g都要正交分解到x、y方向上.
小球的運(yùn)動(dòng)方程為
當(dāng)小球越過(guò)墻頂時(shí),y方向的位移為零,由②式可得
t= ③
③式代入①式:
x=v0cos
5、α-gsinφ()2
=(cosαcosφ-sinαsinφ)
=sinαcos(α+φ)
=[sin(2α+φ)-sinφ]
v02=
當(dāng)sin(2α+φ)最大,即2α+φ=時(shí),α=-φ,v0有極小值.
v02=xgcos2φ/(1-sinφ)
=xgcos2φ(1+sinφ)/(1-sin2φ)
=xg(1+sinφ)
=xg(1+)
=g(h+)
比較兩種解法的v0,可知兩種解法的結(jié)果是相同的.第二種解法對(duì)數(shù)學(xué)的要求略低一些,而且求極值的意義也明確一些.
再換一種觀念:將斜拋運(yùn)動(dòng)看成是v0方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和另一個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng),如圖
6、所示.
在位移三角形ADB中,用正弦定理
①
由①式中第一個(gè)等式可得t=②
將②式代入①式中第二個(gè)等式
2v02=
v02=
當(dāng)-cos(2α+β)有極大值1時(shí),即2α+β=π時(shí),v0有極小值.
因?yàn)?α+β=π,2α+φ+=π
所以α=-φ
與第二種解法結(jié)果相同,很明顯,這種解法最簡(jiǎn)單明了.
從這個(gè)一題多解中可說(shuō)明:一個(gè)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)可按不同的觀念分解成不同的兩個(gè)運(yùn)動(dòng),分得合理會(huì)給解題帶來(lái)一些方便.
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