《平拋運動》教學(xué)設(shè)計

1、平拋運動教學(xué)設(shè)計一、 前期分析1 .教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課選自人教版高中物理必修二第五章第二節(jié)。第五章主要圍繞曲線運動展開， 曲線運動是生活中一種常見的運動， 研究其運動規(guī)律對生產(chǎn)生活有實際意義。平拋運動是一種特殊的曲線運動，是高一學(xué)生學(xué)習(xí)曲線運動的開端。從內(nèi)容上看， 全日制普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)中對“拋體運動”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為： 會用運動的分解與合成處理拋體運動。 其重點是平拋運動的運動規(guī)律的運用，氣水平方向以及豎直方向滿足勻速直線運動以及自由落體運動的運動規(guī)律。 平拋運動的運動規(guī)律也適用于帶電粒子在電場中的運動， 故學(xué)習(xí)平拋運動的運動規(guī)律有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移。在方法上看，建立平拋運動的運動過程遵循“由

2、易到難”的思維方法，在處理平拋運動過程中，利用了“化曲為直”的研究方法。利用運動的分解和合成將平拋運動分解為勻速直線運動和勻加速直線運動的運動規(guī)律。在處理平拋運動過程中， 需要運用運動的合成與分解的方法來研究。 學(xué)生最初接觸合成與分解的等效分析法是在力的合成與分解當(dāng)中， 在平拋運動中再次出現(xiàn)，體現(xiàn)了這種方法的重要性。平拋運動將勻速直線運動、自由落體運動、牛頓運動定律等運動學(xué)和動力學(xué)知識結(jié)合起來， 同時其運動規(guī)律也適用于帶電粒子在電場中的運動。2 .學(xué)情分析本節(jié)課的授課對象是高一年級的學(xué)生，在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了運動的運動學(xué)知識和動力學(xué)知識，學(xué)習(xí)了勻速直線運動和自由落體運動的運動規(guī)律，

3、也學(xué)習(xí)了運用運動的合成與分解處理曲線運動。 在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中， 學(xué)生需要運用這些知識分析平拋運動這一具體的運動， 這就需要解決為何要 “化曲線為直線”的思想方法、 “如何進(jìn)行運動的合成與分解”、 “如何知道兩個分運動的運動性質(zhì)”等問題。故在教學(xué)過程中，設(shè)置趣味性、知識性、探究性兼容的物理情境與實驗，激發(fā)學(xué)生的探索欲望。二、教學(xué)重難點1 .教學(xué)難點(1)掌握平拋運動的運動規(guī)律。(2)能運用平拋運動的規(guī)律處理實際問題。2 .教學(xué)難點(1)理解處理平拋運動的研究方法。三、教學(xué)目標(biāo)1 .物理觀念(1)理解運動之間的相互作用。2科學(xué)思維(1)建立平拋運動的運動模型。(2)學(xué)會運用“化曲為直”的運動方法研

4、究曲線運動。(3)能運用平拋運動的運動規(guī)律分析實際運動。3 .實驗探究(1)理解運動對照的實驗方法探究平拋運動在豎直方向上的運動規(guī)律。4 .科學(xué)態(tài)度與責(zé)任(1)在處理平拋運動過程中，善于利用現(xiàn)代信息技術(shù)處理運動規(guī)律。(2) 了解技術(shù)在物理學(xué)中的應(yīng)用。四、設(shè)計思想以“拋糖果”互動活動引入新課例舉生活中的拋體運動總結(jié)拋體運動的定義根據(jù)“由易到難”的思想方法得出平拋運動的定義學(xué)生經(jīng)歷“小桶接球”的實驗感受說明生活中的平拋運動平拋運動利用運動的分解與合成處理平拋運動利用tracker軟件處理平拋運動豎直方向上：y-t2滿足正比關(guān)系水平方向上：x-t滿足正比關(guān)系重新做“小桶接球”的實驗利用平拋運動的運動

5、規(guī)律處理具體事例五、教學(xué)過程（一）創(chuàng)設(shè)情境，引入新課環(huán)節(jié)1【演示實驗11將巧克力以斜向下、水平、斜向上的方向拋給“幸運同學(xué)”?！狙菔緦嶒?】利用玩具水槍從不同方向噴射水柱，請同學(xué)觀察水柱的軌跡。問題1:剛才的兩個運動其運動軌跡是什么樣的？問題2:這兩個運動有什么共同點？問題3:是不是只要物體受到重力就可以了呢？【演示實驗3】將泡沫塊和金屬小球以相同的初速度拋出問題1:兩者的運動有沒有區(qū)別？問題2:是什么因素影響了兩者的運動？從實驗中可以看到，泡沫片的運動和小球的運動的軌跡都是曲線，但是兩 者的運動有差別，其主要的影響因素是空氣阻力。實際上，如果要研究泡沫片的 運動是非常困難的，我們不僅需要研究

6、其運動速度，同時還需要考慮泡沫片的旋 轉(zhuǎn)等等，我們希望空氣阻力的影響越小越好， 最理想的狀態(tài)是空氣阻力的影響可 以忽略不計，像鋼球這樣以初速度Vo拋出，只受重力的作用（或空氣阻力相對于 重力來說可以忽略不計）的運動稱為拋體運動。提問：拋體運動的初速度可以沿不同的方向， 初速度在什么樣的情況下其運動 最簡單在物理學(xué)中將以初速度V0水平拋出，只受重力的作用（或空氣阻力相對于重力來說可以忽略不計）的運動稱為平拋運動。環(huán)節(jié)2:觀察生活中的平拋運動（如圖1,2）。其運動性質(zhì)是勻變速曲線運動。圖1圖2（二）化曲為直 實驗探究環(huán)節(jié)1設(shè)疑：平拋運動是一種特殊的曲線運動.但我們并沒有現(xiàn)存地解決曲線運 動的方法，

7、比如：求平拋運動中物體下落的時間 to就我們的知識儲備而言，我 們有直線運動的知識。上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了運動的合成與分解知識。 能否考慮把 這個實際的曲線運動看作合運動，根據(jù)合運動的效果把它分解成不同方向的直線 運動，然后利用已有的直線運動的規(guī)律來解決曲線運動的問題 ？如果要分解，應(yīng) 該怎樣分解比較合理呢？環(huán)節(jié)2師生共同利用動力學(xué)知識分析平拋運動的運動規(guī)律師問：平拋運動的初速度沿水平方向，其受到豎直 向下的重力的作用，則可以將平拋運動沿哪兩個方向分 解？圖3按照分析得到，我們可以嘗試將平拋運動沿水平方向以及豎直方向進(jìn)行分解（如圖3）。運用動力學(xué)知識分析在這兩個方向其運動性質(zhì)是怎樣的。根據(jù)牛頓第二

8、定律結(jié)合兩方向的受力特點可得：在水平方向上其不受到力的作用，加速度為 0,做勻速直線運動（如圖4）在豎直方向上只受到重力的作用，初速度為 0,做自由落體運動（如圖5）初速度受力情況預(yù)期結(jié)果水平方向V0 不受力勻速直線運動圖4初速度受力情況預(yù)期結(jié)果1豎直方向0只受重力勻加速宜線運動圖5環(huán)節(jié)3利用動力學(xué)知識我們推理得出平拋運動在水平方向以及豎直方向的運動，能否從實驗的角度驗證我們的猜想呢？借助高速攝像機以及tracker軟件進(jìn)行實驗驗證。在進(jìn)行實驗前，將裝置進(jìn)行調(diào)平（如圖 6）,并將導(dǎo)軌調(diào)整為水平方向，使 小球能夠做平拋運動。與同學(xué)一起利用高速攝像機將平拋運動的過程拍攝下來（如圖7）,播放視頻后觀

9、察到運動過程很快，無法研究其運動規(guī)律，用tracker軟件將視頻打開,tracker軟件能夠?qū)⒁曨l截取研究過程（如圖7）,利用“質(zhì)點創(chuàng)建”功能將研究 質(zhì)點確定下來，因為要研究平拋運動在豎直 方向以及水平方向的運動，所以建立平面直角坐標(biāo)系,上課前已知坐標(biāo)紙的橫坐標(biāo)的長度為0.5m,故將坐標(biāo)進(jìn)行定標(biāo)。圖7圖8Tracker軟件能夠自動讀取質(zhì)點所對應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。根據(jù)橫縱坐標(biāo)的數(shù)值 就可以分析豎直方向以及水平方向的運動規(guī)律（如圖8）。環(huán)節(jié)4將tracker軟件記錄下來白數(shù)據(jù)復(fù)制到excel表格中，請同學(xué)分析豎直方向以 及水平方向的運動規(guī)律。水平方向：將x-t圖像畫在散點圖中，利用excel線性擬

10、合的功能擬合圖像, 可以觀察到兩者之間大致上符合線性規(guī)律，說明在水平方向上其滿足勻速直線運圖10豎直方向：同樣將y-t的點畫在圖像上，可以觀察到y(tǒng)-t呈現(xiàn)曲線軌跡，但是 利用此圖像并不能直接研究豎直方向上的運動規(guī)律，故改變坐標(biāo)值，使得圖形能夠直接反映豎直方向上的運動規(guī)律。此研究方法在“探究加速度、速度、質(zhì)量三 個量之間的關(guān)系”的實驗中曾經(jīng)運用，環(huán)節(jié)5：利用平拋運動儀驗證水平方向以及豎直方向上的運動規(guī)律，合運動和分 運動之間滿足等時性原則，請同學(xué)觀察在運動過程兩小球是否同時碰撞。（三）例題解析，運用規(guī)律例1：若投彈后飛機仍以原速度水平飛行，則炸彈擊中敵艦時，飛機與敵艦的位置 有何關(guān)系？根據(jù)牛頓第

11、三定律可知，炮彈在被投出飛機后，在水平方向上其做勻速直線 運動，如果忽略空氣阻力的作用，則在相同時間內(nèi)，其運動了相同的距離。所以 可以判定，飛機與敵艦的位置應(yīng)該是處于敵艦的正上方。例2:飛機以原速度水平飛行，若飛機每隔1s投下一個炸彈對目標(biāo)群進(jìn)行轟炸 則炸彈擊中敵艦前，在空中排列的位置有什么關(guān)系？因為，炮彈在豎直方向內(nèi)做自由落體運動，則在相同的時間內(nèi)，其運動的規(guī) 律應(yīng)滿足初速度為零的勻加速直線運動的運動規(guī)律。故這個問題分為兩種情況， 第一種情況，如果此時研究時，是炮彈被投出時的任意時刻，那么此時他們的運 動規(guī)律，滿足相鄰時間問隔內(nèi)的位移差恒定。 第二種是一種特殊情況，如果此時 最上面一顆炮彈恰

12、好被投出則空中排列的炮彈，滿足它們的位移為1:3:5:7的運動關(guān)系。例3:飛機以原速度水平飛行，在連續(xù)轟炸中，飛機投下的一個炸彈垂直擊中一個 傾角為30的斜坡，則炸彈擊中斜坡時的速度為多大？炸彈在空中飛行了多少 時間？六、課堂小結(jié)平拋運動是一種典型的勻變速曲線運動， 也是學(xué)生第一次運用化曲為直的思想研究解決的曲線運動問題。平拋運動是勻速直線運動和自由落體運動的合運動，所以它的運動規(guī)律可以根據(jù)運動的分解的思想來研究。在探究平拋運動分運 動的運動規(guī)律時，運用了邏輯思維與實驗驗證兩種方法來研究， 這也是研究一般 運動的研究思路學(xué)好平拋運動，為學(xué)生學(xué)習(xí)今后的類平拋運動以及帶電粒子在電 場中的偏轉(zhuǎn)等問題

13、都打下了堅實的基礎(chǔ)。七、板書設(shè)計平拋運動1 .定義：初速度為零，并且只受重力（或空氣阻力相對于重力來說可 以忽略不計）的運動稱為平拋運動。2 .性質(zhì)：勻變速曲線運動3 .平拋運動的運動規(guī)律水平方向：勻速直線運動八、教學(xué)反思成功之處：在利用平拋運動演示儀驗證水平方向的運動規(guī)律時，利用智能手機的慢動 作功能，使得整一個運動過程以一幀一幀的形式展現(xiàn)，使學(xué)生能夠更好地時時對 照平拋運動和勻速直線運動運的運動規(guī)律。同樣在研究豎直方向上運動規(guī)律時， 也可按照同樣的過程進(jìn)行研究。在研究平拋運動的運動規(guī)律時，最直接的方法就是用最真實的實驗視頻來 研究，而在本節(jié)課當(dāng)中，通過現(xiàn)場拍攝平拋運動的運動過程， 并且利用

14、軟件當(dāng)場 處理實驗結(jié)果。確保了研究過程的真實性。同時利用tracker軟件進(jìn)行研究，這是一個研究運動過程的專業(yè)軟件，它能夠?qū)崟r反映質(zhì)點的橫縱坐標(biāo)，這樣我們就 能利用橫縱坐標(biāo)與時間之間的運動規(guī)律， 研究做平拋運動的物體在水平方向上以 及在豎直方向上遵循什么樣的運動規(guī)律，在處理數(shù)據(jù)過程中，既讓學(xué)生回顧反思 必修一學(xué)過的直線運動的運動規(guī)律，同時也讓學(xué)生對運動的分解與合成有了更深 的理解。利用現(xiàn)代信息技術(shù)能夠彌補傳統(tǒng)實驗的不足。在教學(xué)過程當(dāng)中，積極調(diào)動學(xué)生的積極性，在創(chuàng)設(shè)情境環(huán)節(jié)，利用拋糖果的活動， 使學(xué)生感受拋體運動， 同時在后續(xù)的教學(xué)過程當(dāng)中， 引導(dǎo)學(xué)生積極思考，讓學(xué)生與老師共同完成演示實驗，并讓學(xué)生利用 excel 表格分析處理數(shù)據(jù)。不足之處：在拍攝過程當(dāng)中時， 由于場地所限， 導(dǎo)致整個視頻拍攝下來， 亮度非常的小，在處理實驗視頻過程當(dāng)中時，增大了實驗的誤差，故在下一次教學(xué)過程當(dāng)中時，應(yīng)該注意教學(xué)環(huán)境的亮度， 如果發(fā)現(xiàn)亮度不夠， 則應(yīng)該給實驗裝置增加補光的裝置，使得整一個小球的運動能夠在一個較亮的環(huán)境當(dāng)中被