人教版高中物理必修2第五章第二節(jié)平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)三門中學(xué) 劉堂錦一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路以人民教育出版社全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書物理必修2第五章第二節(jié)“平拋運(yùn)動(dòng)”為教學(xué)內(nèi)容，在前期分析的基礎(chǔ)上，制定教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)策略，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。吳加澍老師提出的“教學(xué)重演律”指學(xué)生從“未知”達(dá)到“真知”，需要經(jīng)歷一定的教學(xué)過程，而這一過程同樣是以濃縮的方式，短暫而迅速地重演著人類漫長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)發(fā)展歷程，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是對(duì)人類文化發(fā)展的一種認(rèn)知意義上的重演，他們學(xué)習(xí)科學(xué)的心理順序差不多就是前人探索科學(xué)的歷史順序。物理教學(xué)應(yīng)盡量讓學(xué)生去重演知識(shí)的發(fā)生過程，將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變成學(xué)生的“亞研究”和“再創(chuàng)造”過程，使他們?cè)讷@取物理知識(shí)的同時(shí)，啟迪心智，培育品格，全面落實(shí)新課程的三維目標(biāo)。因此，本節(jié)課的設(shè)計(jì)思路著重放在如何讓學(xué)生經(jīng)歷平拋運(yùn)動(dòng)模型建立的發(fā)生、發(fā)展過程。二、前期分析平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)一章的重點(diǎn)，是一種最基本、最重要的曲線運(yùn)動(dòng)，是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的具體應(yīng)用，是學(xué)生所學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步拓展和延伸，平拋運(yùn)動(dòng)研究方法的學(xué)習(xí)也是為帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)等類平拋運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，起到了承上啟下的作用。教材首先提出拋體運(yùn)動(dòng)以及平拋運(yùn)動(dòng)的概念，然后把平拋運(yùn)動(dòng)作為拋體運(yùn)動(dòng)的特例進(jìn)行研究，選用水平拋出的物體作為研究對(duì)象，以物體被拋出的位置為原點(diǎn)，以初速度的方向?yàn)閤軸的方向、豎直向下的方向?yàn)閥軸的方向，建立平面直角坐標(biāo)系，進(jìn)一步分析其在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后將兩個(gè)方向的規(guī)律進(jìn)行結(jié)合得到平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并用數(shù)學(xué)方法得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線。教材的這種編寫思路清晰，重視理論分析和演繹思維，但是有三個(gè)地方不是很明確，其一，沒有明確提出“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”這一研究曲線運(yùn)動(dòng)的重要方法；其二，豎直方向的運(yùn)動(dòng)的理論依據(jù)牛頓第二定律和水平方向的運(yùn)動(dòng)的理論依據(jù)牛頓第一定律沒有明確給出；其三，對(duì)兩個(gè)方向的位移公式進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，但是為什么可以消去時(shí)間t，即數(shù)學(xué)技巧背后的物理本質(zhì)也沒有提及。同時(shí)也有幾個(gè)問題值得思考：1、平拋運(yùn)動(dòng)是拋體運(yùn)動(dòng)的特例，為什么要先研究平拋；2、平拋運(yùn)動(dòng)是一種曲線運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是不是也需要從受力的角度進(jìn)行研究？怎樣讓學(xué)生體會(huì)到用分解的方法能夠化繁為簡(jiǎn)；3、需要怎樣的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)；4.平拋運(yùn)動(dòng)模型的建立要經(jīng)歷怎樣的過程。以上這些問題的解決也是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)高一學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，已經(jīng)比較熟練掌握直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)，同時(shí)通過本章第一節(jié)對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)有定的了解，同時(shí)他們對(duì)高中物理學(xué)習(xí)有很強(qiáng)的好奇心和求知欲，但思維能力不夠，尤其邏輯思維能力和綜合分析能力不是很強(qiáng)，所以在教學(xué)中要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，利用他們的積極性，讓他們體驗(yàn)思維的展開過程和解決問題的方法。教學(xué)重點(diǎn)1. 平拋運(yùn)動(dòng)模型的建立2. 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)1 利用分解的方法的思維方式的建立三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1.知道什么是拋體運(yùn)動(dòng)，知道拋體運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，知道什么是平拋運(yùn)動(dòng)2.知道平拋運(yùn)動(dòng)的一般特征和本質(zhì)特征3.會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法分析平拋運(yùn)動(dòng)4.理解平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，知道平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線5.能利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決簡(jiǎn)單問題6.會(huì)確定平拋運(yùn)動(dòng)的速度和位移（二）過程與方法1.通過小活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)、視頻完成感性到理性的認(rèn)識(shí)過程，增強(qiáng)觀察能力和分析能力2.通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滲透利用分解化繁為簡(jiǎn)、化曲為直的思想與方法3.經(jīng)歷平拋運(yùn)動(dòng)模型的建立過程，嘗試運(yùn)用科學(xué)的方法研究和解決問題4.經(jīng)歷小組合作學(xué)習(xí)過程，提高自我表達(dá)能力、信息交流能力和協(xié)作能力（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1.在平拋運(yùn)動(dòng)模型建立中，逐步樹立嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和正確的人生觀2.在多種學(xué)習(xí)方式中，增強(qiáng)探究意識(shí)與合作意識(shí)四、教學(xué)流程創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，通過分類、比較、理想化方法提出拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生采用分解的方法對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究通過理論演繹推理得到平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)利用本質(zhì)特征總結(jié)規(guī)律解決問題小結(jié)平拋運(yùn)動(dòng)模型的建立過程及規(guī)律五、教學(xué)過程（一）創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，引出課題活動(dòng)一：打彈珠活動(dòng)二：飛紙飛機(jī)活動(dòng)三：現(xiàn)實(shí)版憤怒的小鳥問：同學(xué)們，以上物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣？生：曲線問：物體都做曲線運(yùn)動(dòng)，但是紙飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)看起來更復(fù)雜，是什么原因呢？生：空氣阻力師：確實(shí)，是由于空氣的作用，那其他幾個(gè)物體就沒有受到空氣的作用嗎？生：也有師：那為什么他們的運(yùn)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單些？生：空氣阻力影響小是呀，空氣作用影響越小的話，運(yùn)動(dòng)越簡(jiǎn)單，如果空氣作用影響小到可以忽略的話，我們可以通過理想化的方法建立了一個(gè)類似于自由落體運(yùn)動(dòng)的模型拋體運(yùn)動(dòng)（板書：拋體運(yùn)動(dòng)）問：在我們的生活中，哪些運(yùn)動(dòng)可以看做拋體運(yùn)動(dòng)？生：投籃、扔鉛球、投標(biāo)槍、扔鐵餅等等拋體運(yùn)動(dòng)在生活中還是非常常見，比如說飛機(jī)投彈，怎樣能夠投中目標(biāo)；扔鉛球怎么扔能更遠(yuǎn)等等都是基于對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)的研究，所以我們很有必要去研究拋體運(yùn)動(dòng)。演示：將小鳥以一定的速度分別斜著拋和水平的拋師：如果大家選擇，哪一種更方便研究？生：水平拋出師：行，那我們接下來著重研究水平拋出的運(yùn)動(dòng)，我們稱之為平拋運(yùn)動(dòng)（板書：平拋運(yùn)動(dòng)）（二）創(chuàng)設(shè)問題情境，進(jìn)行理論探究問：平拋運(yùn)動(dòng)的物體有什么特點(diǎn)？生：初速度水平，只受重力，變速曲線運(yùn)動(dòng)（板書：1.初速度水平，2.只受重力，3.變速曲線運(yùn)動(dòng)）平拋運(yùn)動(dòng)還有沒有其他的特征，這種運(yùn)動(dòng)有怎樣的規(guī)律，怎么去尋找它的規(guī)律，這些都是我們需要解決的問題。師：將物體以初速度v0拋出，請(qǐng)同學(xué)們大致畫出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。（請(qǐng)一位同學(xué)在黑板上畫，其他的同學(xué)在座位上嘗試畫）軌跡畫好后，經(jīng)過一段時(shí)間t，物體運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)撏瑢W(xué)畫出物體經(jīng)過P點(diǎn)的速度。問：這個(gè)速度怎么求解呢？分小組討論，引導(dǎo)學(xué)生從動(dòng)力學(xué)角度，從已有的認(rèn)知基礎(chǔ)上去展開分析和討論，最終讓學(xué)生知道直接求解是求不出來的。需要先求速度在水平和豎直兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)。聯(lián)系受力考慮水平方向：F=0，v= v0（依據(jù)牛頓第一定律）豎直方向：F=G，a=g，v=gt（依據(jù)牛頓第二定律）這里，水平方向的規(guī)律與勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律一樣，豎直方向與自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是一樣的。師：同學(xué)們我們暫且不論這種方法是否可行，結(jié)論是否正確，就為他非常富有創(chuàng)造力的想法必須點(diǎn)一個(gè)贊，因?yàn)樗_實(shí)給我們開辟了一條新的道路，至于說這條道路是一片黑暗還是一片光明，只有通過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)才知道。（對(duì)學(xué)生獨(dú)創(chuàng)性的使用分解的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)給予激勵(lì)和評(píng)價(jià)）（三）創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，驗(yàn)證猜想，總結(jié)規(guī)律對(duì)比實(shí)驗(yàn)一學(xué)生利用平拋豎落儀進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)：平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)師：觀察兩球的運(yùn)動(dòng)情況，看兩球是否同時(shí)落地。生：（實(shí)驗(yàn)觀察）判斷兩球是否同時(shí)落地的小技巧：不要用眼睛看，而是用耳朵聽，只聽到一聲響，說明兩個(gè)小球同時(shí)落地對(duì)比實(shí)驗(yàn)二把實(shí)驗(yàn)過程拍攝下來，然后視頻處理逐幀播放對(duì)比兩小球是否在同一高度結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。 圖1-1 二維平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置DISlab二維平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)1、如圖1-1搭建實(shí)驗(yàn)裝置；使用水平泡調(diào)整二維運(yùn)動(dòng)傳感器（接收端）斜角面和平拋軌道水平；多次釋放試拋器，并將緩沖裝置放置在試拋器落點(diǎn)范圍。2、連接計(jì)算機(jī)及二維運(yùn)動(dòng)傳感器（接收端）；點(diǎn)擊二維系列軟件主界面上的實(shí)驗(yàn)條目“平拋運(yùn)動(dòng)”，打開軟件。3、打開二維運(yùn)動(dòng)傳感器（發(fā)射端）電源開關(guān)，將其放置于平拋軌道水平一端的邊緣緊靠調(diào)零裝置，點(diǎn)擊軟件“零點(diǎn)設(shè)置”（圖1-2）；將二維運(yùn)動(dòng)傳感器（發(fā)射端）沿平拋軌道水平端移動(dòng)水平距離約36cm，點(diǎn)擊“水平校準(zhǔn)”（圖1-3）。4、將二維運(yùn)動(dòng)傳感器（發(fā)射端）放置于軌道拋體釋放區(qū)，點(diǎn)擊“開始記錄”后將釋放，系統(tǒng)自動(dòng)記錄下二維運(yùn)動(dòng)傳感器（發(fā)射端）平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡（圖1-4）。5、依次點(diǎn)擊界面“X”、“Y”可模擬出平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)軌跡，點(diǎn)擊“二次擬合”按鈕對(duì)平拋進(jìn)行二次擬合。（圖1-5）圖1-4 二維平拋運(yùn)動(dòng)軌跡圖1-5 平拋分運(yùn)動(dòng)軌跡及其擬合曲線圖1-2 零點(diǎn)設(shè)置圖1-3 水平校準(zhǔn)結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)可看作水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)以及豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。 師：那物體經(jīng)過P點(diǎn)的速度大小多少？方向怎樣呢？由于：水平方向 vxv0 豎直方向 vygt實(shí)際速度的大小:速度的方向師：那物體的位移怎么求解？水平方向：x = v0 t 豎直方向： 位移的大小：位移的方向:師：剛才實(shí)驗(yàn)中擬合的是一條拋物線，能不能利用其規(guī)律推導(dǎo)出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程？由位置坐標(biāo): x = v0 t 和 消去公式中的t得: （四）創(chuàng)設(shè)問題解決情境，應(yīng)用規(guī)律通過自制平拋運(yùn)動(dòng)展示臺(tái)，讓小球以一定的初速度水平拋出。請(qǐng)同學(xué)們注意觀察小球