探究平抛运动的规律1

探究平抛运动的规律 教学设计 山东省临沂第三中学 李尊田 一 设计思想一 设计思想 1 设计思想 本节课的教学力求贯彻新课程体验 采用探究式教学 引导学生通过实 验探究形成对抛体运动的认识 让学生在获得知识的同时 体验科学探究过程 了解科学 研究方法 发展探索自然的兴趣与热情 培养实验探究能力和交流协作能力 2 理论依据 探究教学理论 物理课程标准 中的课程基本理念和科学探究及物 理实验能力要求 3 设计特色 本节课是以实验设计和实验操作为主的探究教学 它改变了几个传统 实验的教学功能 二 教材分析二 教材分析 1 本节内容是通过实验探究平抛运动的规律 它既是前一节运动的合成与分解方法 的具体实践应用 也是后一节抛体运动的规律得出的前提 更是学生自主设计 探索的好 素材 在本章中有着重要的地位 2 课程标准 要求学生会用合成与分解的方法分析抛体运动 能分别以物体在水 平方向和竖起方向的位移为横坐标和纵坐标 描绘做抛体运动的物体的轨迹 要求学生知 道平抛运动的受力特点 知道用实验方法得到平抛运动轨迹的方法 理解确定平抛运动在 水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动所用的方法 知道水平方向的匀速直 线运动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性 体会研究曲线运动的基本方法 3 平抛运动知识在初中不曾出现过 三 学情分析三 学情分析 1 通过前面的学习 学生已经知道了合运动 分运动以及运动的合成与分解所遵循 的规律 知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法 通过一个多学期的学习 学生已经具备了初步的实验设计能力和实验操作能力 已经能用数码相机来研究物体的运 动 2 学生可能遇到的困难 设计不出验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验 装置 3 学生在学习中可能会采取的学习策略 分组讨论 向教师寻求帮助 实验探索 总结反思等 四 教学目标四 教学目标 1 知识与技能目标 1 知道什么是平抛运动 2 知道平抛运动的受力特点 3 理解平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动 4 知道用描点的方法得到平抛运动轨迹 5 会用数码相机来研究物体的运动 6 知道利用平抛运动轨迹来分析平抛运动规律的方法 2 过程与方法目标 1 通过设计验证抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动 的实验 培养学生的实验设计能力 2 通过对平抛轨迹的分析 培养学生数据分析与处理能力 3 经历实验探究过程 发现规律 让学生认识到科学探究的意义 4 通过分组实验培养学生的交流 合作能力 3 情感态度与价值观目标 1 通过展示自然 生活和生产中平抛运动的例子 使学生认识到平抛运动的普遍 性 同时认识到物理知识的社会价值 2 通过实验设计探究 培养学生的设计探究兴趣与热情 体验到探索自然规律的 艰辛与喜悦 培养学生主动与他人合作的精神 五 教学重点和教学难点五 教学重点和教学难点 1 教学重点 平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动 2 教学难点 平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的 实验探索过程 六 教学方法和教学手段六 教学方法和教学手段 1 教学方法 运用物理 科学探究 教学模式实施教学 2 教学手段 实验 多媒体辅助 七 课前准备七 课前准备 1 学生复习力的合成与分解知识 2 教师准备好实验器材和多媒体课件 3 教学环境 多媒体实验室 将准备好的实验器材置于学生看不到的地方 4 教学用具 平抛运动和自由落体运动对比演示仪一套 平抛运动描轨迹演示仪 平抛运动水流演示仪和平抛运动数码拍摄仪器各四套 多媒体课件 八 教学过程八 教学过程 1 1 结合生活 生产实际 引入新课 结合生活 生产实际 引入新课 1 通过视频 图片展示生活 生产中的抛体现象 展示抛体现象的普遍性 视频 飞机投弹 运动员推铅球 图片 农民抛秧苗 2 利用对比实验 结合物理学的研究方法 揭示平抛运动的特点 对比实验 一只手一起抛出的两个金属球运动情况基体本相同 一只手一起抛出一个 金属球和一个松软的纸团 它们的运动情况差异很大 提出问题 造成两次实验差异的原因是什么 即为什么第二次实验的纸团为什么比金 属球抛得近多了 分析原因 空气阻力对纸团的影响大 归纳总结 空气阻力使抛体运动变得复杂 根据从简单到复杂的原则 我们先研究最 简单的情况 将物体水平抛出 物体只在重力作用下的运动 即平抛运动 2 2 运用 运用 科学探究科学探究 教学模式 引导学生探究平抛运动规律教学模式 引导学生探究平抛运动规律 1 分析讨论 确定研究方法 师生对话 和直线运动相比 平抛运动显然要复杂得多 怎样才能将复杂的运动化简 为简单的运动进行研究 根据上一节的知识 可以将曲线运动分解为两个直线运动 那么 如何来分解平抛运动比较好 因为小球受的力在竖直方向 初速度又是在水平方向 所以 将平抛运动分解到水平方向和竖直方向比较好 2 探究平抛运动在竖直方向的运动规律 提出问题提出问题 如果将平抛运动视为水平方向的运动和竖直方向的运动的合运动 那么 平抛运动在竖直方向应是什么运动 分析猜想分析猜想 竖直方向受重力作用 应是自由落体运动 实验论证实验论证 引导性提问 能否设计对比实验来验证猜想 说明 教师提出这个问题 是充分发挥教师的主导作用 引导研究方向 掌 控教学进程 有利于课堂探究教学的顺利开展 分析讨 论 让两个物体同时开始运动 一个做自由落体运动 一个做平抛运动 看它们是否同时 着地 同时落地则证实猜想 启发性问题 实验的关键是要解决两物体同时开始平抛运动和自由落体运动 能否利 用如图所示弹性金属片 加上其他装置 实现一个动作同时控制两个小球的运动 说明 因为学生是首次碰到类似问题 要设计出两物体同时开始平抛运动 和自由落体运动是有难度的 所以要进行针对性强的引导 给定器材的实验设 计方向明确 可以降低难度 实验设计 学生提出 交流方案 集体讨论 修改完善 确定最佳设计 与现成仪 器对比 借鉴优良设计 实验操作 学生代表利用平抛运动和自由落体运动对比演示仪验证猜想 如图所示 生成性问题 如何判断两个小球是否同时落地 分析讨论 看 利用数码相机拍频闪照片 听 课堂上听的方式最简单易行 所以用听的方式 实验操作 一位同学演示 全体同学听 说明 在验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的教学过程中 让学生参与仪器 的设计探究过程 激发了学生实验探究的动机和创造性思维的火花 培养了学生的设 计探究能力和创新能力 探究结论探究结论 平抛运动在竖直方向应是自由落体运动 3 探究探究平抛运动在水平方向的运动规律 提出问题提出问题 平抛运动在水平方向应是什么运动 分析猜想分析猜想 水平方向不受力 应是匀速直线运动 实验验证实验验证 讨论研究方向 可以通过对比实验或定量测量实验进行验证 对比实验 即是让两个小球同时以相同的速度开始运动 一个平抛 一个在水平面上 匀速运动 看相同的时间内 水平方向位移是否相等 相同则证实猜想 定量测量实验 测出做平抛运动的物体在几段相等时间内的水平位移 依据水平位移 是否相等来判断猜想是否正确 生成问题 实验中物体平抛运动时间很短 如何测时间和水平位移 分析讨论 要充分利用它在竖直方向是自由落体运动的特点 设法通过实验得到平抛 运动的轨迹 在平抛运动的轨迹利用自由落体规律找到每隔相等时间物体所达到的位置 测量出两相邻位置间的水平位移 看这些位移是否相等 说明 在讨论过程教师通过提问方式引导教学进程 学生则通过思考 发表见 解来发挥其主体作用 选择实验器材 设计实验方案 用幻灯展出可供选择的实验器材 用以下器材设计一个对比实验 两个完全相同的斜槽 一要规格相同的水平槽 两个小球 两个电磁铁 含导线和电 源 用以下器材设计一个或多个实验来得到平抛运动的轨迹 斜面小槽 小钢球 粘了方格纸的木板 铅笔 数码照相机 带水平喷嘴的瓶子 玻 璃板 实验设计 给出足够的时间 分小组设计 交流设计方案 设计同学介绍方案 其他同学进行质疑或提出改进建议 方案一 对比实验 将两个斜槽水平对齐 上下放置 如图所示 用电磁铁控制两个 小球同时开始运动 它们以相同大小的速度同时离开斜槽 上面的小球做平抛运动 下面 的小球在水平轨道上做匀速直线运动 若它们在水平轨道上相碰 则验证猜想 方案二 让小球从斜槽上滑下 从末端水平抛出 用数码相机拍频闪照片 用频闪照 片记录了小球所经过的多个位置 连起来就得到小球做平抛运动的轨迹 建议 在平轨迹后方应加一个方格背景 如图所示 方案三 让水平喷出的细水流来显示平抛的运动轨迹 在水流后面竖直放置一块玻璃 板 用彩笔描出水流的轨迹 方案四 让小球每次从斜槽上同一高度滑下 从末端水平抛出 用铅笔描出小球经过 的位置 通过多次实验 在竖直的背景方格纸上记录了小球所经过的多个位置 连起来就 得到小球做平抛运动的轨迹 如图所示 说明 给定仪器的目的是为了设计方向更加明确 降低难度 前三种方案是学生 容易想到的 第四种方案受数码相机影响不易想到 因为方案四可以很好地培养学生 的实验技能 所以可以由教师引导学生提出 学生可能还有其他方案 教师可以和学 生一起进行分析评价 分组实验 将学生分成 12 组 每种方案都安排三个小组进行实验 拿出事先准备好的仪器 学生 进行实验 实验主要器材如下 数据处理 描轨迹的如何确定时间 如何判断水平方向是否是匀速运动 说明 教师事先准备好十二组实验 可以提高课堂效率 对于学生提出的新 方案 可以安排学生课后进行操作 在平抛运动的轨迹上 取纵坐标为 h 4h 9h 的点 由于竖直方向是自由落体运动 则从抛出点到这几点所用的时间应分别为 t 2t 3t 如果水平方向是匀速运动 则则从 抛出点到这几点的水平位移应分别是 x 2x 3x 如下图所示 数码相机拍照的则直接根 据频闪间隔相等确定时间 交流评价 每种方案请一个小组汇报实验情况 另外两个小组可进行补充 分析误差原因 说明 学生常出现的问题是背景板放置不够竖直 槽口末端没调水平 没有确 定好抛出点 没有及时确定 y 轴等 实验操作前没有提醒学生 目的是增强学生的 体验 培养学生的实验操作能力 出现失误的同学可以课后再做 探究结论探究结论 平抛运动在水平方向是匀速直线运动 3 3 小结提高 小结提高 在日常生活中观察现象发现问题 则用实验的方法进行研究 是物理学研究中常经历 的过程 今天我们再一次体验从问题开始 经历假设猜想 设计论证方案 实验探索 到 发现规律的过程 在这过程中 我们不仅研究出了平抛物体的运动规律 而且我们体验到 了对比实验的简便快捷 并再次运用 留迹法 和 连续体法 将瞬间的运动化为永恒 九 知识结构与板书设计九 知识结构与板书设计 十 作业设计十 作业设计 1 研究平抛运动的实验中 用一张印有小方格的纸记录轨迹 小方格的边长 L 1 25cm 若小球在平抛运动途中的几个位置如图a b c d所示 如果小球在在竖直 方向应是自由落体运动 在水平方向是匀速直线运动 则小球平抛的初速度的计算式为 v0 用 L g 表示 其值是 取 g 9 8m s2 本题的目的 改变数据条件 抛出点未知 来培养学生的数据处理方法 深 化学生对描轨迹法研究平抛运动的方法的理解 2 某同学设计了一个研究平抛运动的实验 实验装置示意图如左图所示 A 是一块平 面木板 在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽 左图中 槽间距离 均为 把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板 B 上 实验时依次将 B 板插入 A 板的各插槽中 每次让小球从斜轨的一同位置由静止释放 每打完一点后 把 B 板插入后一槽中并同时向 纸面内侧平移距