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DSE 物理|拋體運動:十節備課指引(分解、方程、45 分鐘流程)

DSE 物理|拋體運動:十節備課指引(分解、方程、45 分鐘流程)

  • 2026-11-05

學生一見到曲線運動就慌,因為他們把「拋體」當成一條新公式去背,而不是兩個獨立的直線運動。本課由一個 20 米高台、8 m/s 水平拋出的球開始,讓學生親手算出 2.02 秒落地、16.2 米射程,再回頭說明為甚麼水平方向完全不需要重力。

本堂目標 學生能夠:(1) 把拋體運動分解成水平等速與垂直等加速兩條線,並指出重力只作用在垂直方向;(2) 由高度反推飛行時間、再由初速求射程,全程寫出所用方程;(3) 判斷自己的答案是否合理(時間量級、速度方向、射程與高度的關係)。

01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)

以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:

技能 快檢題 過關標準
向量分解 一件斜向運動如何拆成兩個方向? 用正弦餘弦分成水平與垂直分量
等加速方程 沒有時間時用哪條方程? v² = u² + 2as
正負號約定 向上為正時,重力加速度寫成幾多? a = −9.81 m s⁻²

02 課堂流程(45 分鐘)

時間 環節 導師做什麼 學生做什麼
0-6 分鐘 一個實驗開場 由 20 米高台水平拋出小球,同時自由放開另一球,兩球同時落地 學生先猜哪球先落地,再講出觀察
6-14 分鐘 拆成兩條線 黑板左右兩欄:水平等速、垂直等加速;只在一欄寫 g 學生在筆記畫兩欄並填已知量
14-26 分鐘 由高度求時間 用 s = ut + ½at²,垂直初速為零,解出 t = √(2h/g) = 2.02 s 學生自己按一次計數機,寫出單位
26-34 分鐘 由時間求射程 水平速度不變,射程 = 8 × 2.02 = 16.2 米 學生完成同一題的另一問並核對量級
34-40 分鐘 斜拋加一步 把初速拆成水平與垂直分量,強調兩邊時間相同 學生只做分解那一步,不做完整計算
40-45 分鐘 離場檢查 收回三題,只讀答案不重教 獨立作答

03 講解腳本(照著說就可以)

第一幕:先做實驗,後寫公式

學生最常見的誤解是「重的東西先落地」與「水平速度會令球遲些落地」。用一個 20 米高台、兩球同時放手的示範,一秒內就能推翻這兩個想法,比講十次公式有效。
示範後不要立刻寫方程,先問一句:「兩球在空中,垂直方向的運動有甚麼不同?」學生答「冇」的時候,他們就已經接受了分解法的前提。

學生做:先預測、再觀察、用一句話寫出兩球的垂直運動相同。

第二幕:兩欄筆記:一邊有 g,一邊冇 g

在黑板上畫兩欄,左邊寫「水平」、右邊寫「垂直」,然後只把 g 寫進右邊,並且圈住它。這個動作要重複三次,因為學生在考試時仍然會在水平方向代入 9.81。
接着把已知量填進去:垂直 u = 0、s = 20、a = 9.81;水平 u = 8、a = 0。兩欄填完,題目其實已經做完一半。

學生做:照抄兩欄表,並用顏色標出唯一有加速度的一欄。

第三幕:由高度解時間:讓學生按計數機

寫出 s = ut + ½at²,代入垂直方向:20 = 0 + ½ × 9.81 × t²,所以 t = √(40 / 9.81) = 2.02 s。這一步一定要學生自己按,因為他們會把 2h/g 與 h/2g 混淆。
按完之後追問:「如果高度變成四倍,時間變成幾多倍?」答案是兩倍,這條平方根關係是歷屆題目的常客。

學生做:自行計算並寫出單位 s,同時回答四倍高度那條追問。

第四幕:射程:時間是兩條線的橋樑

水平速度全程不變,所以射程 = 8 × 2.02 = 16.2 米。這一步的教學重點不是乘法,而是「時間由垂直方向決定,再用同一時間去算水平距離」。
用同一個 20 米高台比較 4 m/s 與 8 m/s:時間一樣是 2.02 秒,射程就由 8.1 米變成 16.2 米。學生看到「初速加倍、射程加倍、時間不變」,就明白兩條線真的獨立。

學生做:填一張三行表(初速、時間、射程),說出哪一欄不變。

第五幕:斜拋只多一步分解

斜拋題目只是多了一步:把初速 u 拆成 u cosθ 與 u sinθ。拆完之後,垂直方向仍然用等加速方程,水平方向仍然等速,兩邊用同一個 t。
同一個初速下,45 度射程最大,約 u²/g;以 8 m/s 計就是 6.5 米,比水平拋出的 16.2 米短,因為水平拋出是把全部初速放在水平方向。這一點能防止學生背「45 度一定最遠」而忽略發射高度。

學生做:只做分解那一步,並解釋為何斜拋射程可以比水平拋出短。

04 必教題型與步驟

題型 例子 步驟 答案
水平拋出 由高台水平拋出,求落地時間與射程 垂直求 t,水平乘 t 寫出兩條方程與單位
斜拋射程 給初速與角度,求射程 先分解,再解垂直時間,最後乘水平分量 完整代入,角度用度數
落地速度 求落地時速度的大小與方向 水平不變、垂直 v = gt,再合成 標明角度相對水平
圖像題 給 s-t 或 v-t 圖,判斷哪條線是拋體 水平 s-t 是直線,垂直 s-t 是拋物線 用斜率說明
合理性檢查(一定要教):合理性檢查:(1) 由 20 米落地的時間必然是 2 秒左右,若算出 0.2 秒或 20 秒即是開方出错;(2) 落地垂直速度約 19.8 m/s,比初速 8 m/s 大是正常的;(3) 射程不可能大於「初速 × 全程時間」;(4) 45 度射程最大只適用於同一高度起落,若由高台拋出,最佳角度會小於 45 度;(5) 所有答案要寫單位,速度要寫方向。

05 獨立練習三題

題目 答案 想觀察什麼
高台水平拋出 由 20 米、8 m/s 求時間與射程 核對 2.02 s 與 16.2 m
斜拋分解 30 度、初速 20 m/s 求水平與垂直分量 核對分量與角度
落地速度 求上題落地速度大小 核對分量合成與方向

06 學生常見錯誤與糾正句

錯誤 學生通常這樣寫 導師這樣說
水平方向也代 g 在水平方向寫 a = 9.81 「水平方向冇力,加速度係零。你圈住嗰個 g 只喺右邊一欄。」
2h/g 與 h/2g 混淆 把時間算成 √(h/2g) 「你嗰個答案細咗一倍,開方之前睇清楚分子係 2h。」
兩邊用不同時間 水平用總時間、垂直用一半時間 「同一個球,同一刻落地,兩邊時間一定一樣。」
忘記方向 只寫速度 19.8 m/s 「速度係向量,你要講埋向下或者幾多度。」

07 家課建議(直接指到練習卷題號)

08 離場檢查(最後 5 分鐘)

題目 答案 判定
分解 水平等速、垂直等加速 講不出兩欄就要重做第二節
時間 由高度開方求得 時間錯就重做第三節
方向 速度要寫方向 冇方向就重做練習三

09 導師常問

需要背公式嗎?

只需三條:v = u + at、s = ut + ½at²、v² = u² + 2as,其餘現場推。

空氣阻力要考慮嗎?

DSE 計算題一律忽略,論述題可以用來解釋為何實際射程較短。

斜拋最佳角度一定 45 度?

只在同高度起落成立;由高台拋出時最佳角度小於 45 度。

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本頁為 TutorZone 導師備課指引,內容由 TutorZone 團隊編寫;題目與流程為原創,並非任何學校或出版社的教材。

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