《平抛运动》教学设计.doc

平抛运动教学设计一、前期分析 1.教学内容分析 本节课选自人教版高中物理必修二第五章第二节。第五章主要围绕曲线运动展开，曲线运动是生活中一种常见的运动，研究其运动规律对生产生活有实际意义。平抛运动是一种特殊的曲线运动，是高一学生学习曲线运动的开端。从内容上看，全日制普通高中新课程标准中对“抛体运动”的内容标准为：会用运动的分解与合成处理抛体运动。其重点是平抛运动的运动规律的运用，气水平方向以及竖直方向满足匀速直线运动以及自由落体运动的运动规律。平抛运动的运动规律也适用于带电粒子在电场中的运动，故学习平抛运动的运动规律有利于学生的学习迁移。在方法上看，建立平抛运动的运动过程遵循“由易到难”的思维方法，在处理平抛运动过程中，利用了“化曲为直”的研究方法。利用运动的分解和合成将平抛运动分解为匀速直线运动和匀加速直线运动的运动规律。在处理平抛运动过程中，需要运用运动的合成与分解的方法来研究。学生最初接触合成与分解的等效分析法是在力的合成与分解当中，在平抛运动中再次出现，体现了这种方法的重要性。平抛运动将匀速直线运动、自由落体运动、牛顿运动定律等运动学和动力学知识结合起来，同时其运动规律也适用于带电粒子在电场中的运动。 2.学情分析 本节课的授课对象是高一年级的学生，在学习本节课之前学生已经学习了运动的运动学知识和动力学知识，学习了匀速直线运动和自由落体运动的运动规律，也学习了运用运动的合成与分解处理曲线运动。在本节课的学习中，学生需要运用这些知识分析平抛运动这一具体的运动，这就需要解决为何要“化曲线为直线”的思想方法、“如何进行运动的合成与分解”、“如何知道两个分运动的运动性质”等问题。故在教学过程中，设置趣味性、知识性、探究性兼容的物理情境与实验，激发学生的探索欲望。二、教学重难点 1.教学难点 （1）掌握平抛运动的运动规律。 （2）能运用平抛运动的规律处理实际问题。 2.教学难点 （1）理解处理平抛运动的研究方法。三、教学目标 1.物理观念 （1）理解运动之间的相互作用。 2.科学思维 （1）建立平抛运动的运动模型。 （2）学会运用“化曲为直”的运动方法研究曲线运动。 （3）能运用平抛运动的运动规律分析实际运动。 3.实验探究 （1）理解运动对照的实验方法探究平抛运动在竖直方向上的运动规律。 4.科学态度与责任（1）在处理平抛运动过程中，善于利用现代信息技术处理运动规律。（2）了解技术在物理学中的应用。四、设计思想以“抛糖果”互动活动引入新课 例举生活中的抛体运动总结抛体运动的定义 根据“由易到难”的思想方法得出平抛运动的定义说明生活中的平抛运动学生经历“小桶接球”的实验感受平抛运动利用运动的分解与合成处理平抛运动利用tracker软件处理平抛运动水平方向上：x-t满足正比关系竖直方向上：y-t2满足正比关系重新做“小桶接球”的实验利用平抛运动的运动规律处理具体事例五、教学过程 （一）创设情境，引入新课 环节1 【演示实验1】将巧克力以斜向下、水平、斜向上的方向抛给“幸运同学”。 【演示实验2】利用玩具水枪从不同方向喷射水柱，请同学观察水柱的轨迹。 问题1：刚才的两个运动其运动轨迹是什么样的？ 问题2：这两个运动有什么共同点？ 问题3：是不是只要物体受到重力就可以了呢？ 【演示实验3】将泡沫块和金属小球以相同的初速度抛出 问题1：两者的运动有没有区别？ 问题2：是什么因素影响了两者的运动？ 从实验中可以看到，泡沫片的运动和小球的运动的轨迹都是曲线，但是两者的运动有差别，其主要的影响因素是空气阻力。实际上，如果要研究泡沫片的运动是非常困难的，我们不仅需要研究其运动速度，同时还需要考虑泡沫片的旋转等等，我们希望空气阻力的影响越小越好，最理想的状态是空气阻力的影响可以忽略不计，像钢球这样以初速度抛出，只受重力的作用（或空气阻力相对于重力来说可以忽略不计）的运动称为抛体运动。 提问：抛体运动的初速度可以沿不同的方向，初速度在什么样的情况下其运动最简单。在物理学中将以初速度水平抛出，只受重力的作用（或空气阻力相对于重力来说可以忽略不计）的运动称为平抛运动。环节2：观察生活中的平抛运动（如图1,2）。其运动性质是匀变速曲线运动。图2图1 （二）化曲为直 实验探究 环节1 设疑：平抛运动是一种特殊的曲线运动但我们并没有现存地解决曲线运动的方法，比如：求平抛运动中物体下落的时间t。就我们的知识储备而言，我们有直线运动的知识。上一节课我们学习了运动的合成与分解知识。能否考虑把这个实际的曲线运动看作合运动，根据合运动的效果把它分解成不同方向的直线运动，然后利用已有的直线运动的规律来解决曲线运动的问题? 如果要分解，应该怎样分解比较合理呢？环节2师生共同利用动力学知识分析平抛运动的运动规律图3师问：平抛运动的初速度沿水平方向，其受到竖直向下的重力的作用，则可以将平抛运动沿哪两个方向分解？按照分析得到，我们可以尝试将平抛运动沿水平方向以及竖直方向进行分解（如图3）。运用动力学知识分析在这两个方向其运动性质是怎样的。根据牛顿第二定律结合两方向的受力特点可得：在水平方向上其不受到力的作用，加速度为0，做匀速直线运动（如图4）。在竖直方向上只受到重力的作用，初速度为0，做自由落体运动（如图5）。图4图5环节3利用动力学知识我们推理得出平抛运动在水平方向以及竖直方向的运动，能否从实验的角度验证我们的猜想呢？ 借助高速摄像机以及tracker软件进行实验验证。在进行实验前，将装置进行调平（如图6），并将导轨调整为水平方向，使小球能够做平抛运动。图7图6与同学一起利用高速摄像机将平抛运动的过程拍摄下来（如图7），播放视频后观察到运动过程很快，无法研究其运动规律，用tracker软件将视频打开，图8图7tracker软件能够将视频截取研究过程（如图7），利用“质点创建”功能将研究质点确定下来，因为要研究平抛运动在竖直方向以及水平方向的运动，所以建立平面直角坐标系，上课前已知坐标纸的横坐标的长度为0.5m，故将坐标进行定标。Tracker软件能够自动读取质点所对应的横坐标和纵坐标。根据横纵坐标的数值就可以分析竖直方向以及水平方向的运动规律（如图8）。环节4将tracker软件记录下来的数据复制到excel表格中，请同学分析竖直方向以及水平方向的运动规律。水平方向：将x-t图像画在散点图中，利用excel线性拟合的功能拟合图像，可以观察到两者之间大致上符合线性规律，说明在水平方向上其满足匀速直线运动。图10图9竖直方向：同样将y-t的点画在图像上，可以观察到y-t呈现曲线轨迹，但是利用此图像并不能直接研究竖直方向上的运动规律，故改变坐标值，使得图形能够直接反映竖直方向上的运动规律。此研究方法在“探究加速度、速度、质量三个量之间的关系”的实验中曾经运用，环节5：利用平抛运动仪验证水平方向以及竖直方向上的运动规律，合运动和分运动之间满足等时性原则，请同学观察在运动过程两小球是否同时碰撞。（3） 例题解析，运用规律例1：若投弹后飞机仍以原速度水平飞行,则炸弹击中敌舰时,飞机与敌舰的位置有何关系? 根据牛顿第三定律可知，炮弹在被投出飞机后，在水平方向上其做匀速直线运动，如果忽略空气阻力的作用，则在相同时间内，其运动了相同的距离。所以可以判定，飞机与敌舰的位置应该是处于敌舰的正上方。例2：飞机以原速度水平飞行,若飞机每隔1s投下一个炸弹对目标群进行轰炸,则炸弹击中敌舰前,在空中排列的位置有什么关系?因为，炮弹在竖直方向内做自由落体运动，则在相同的时间内，其运动的规律应满足初速度为零的匀加速直线运动的运动规律。故这个问题分为两种情况，第一种情况，如果此时研究时，是炮弹被投出时的任意时刻，那么此时他们的运动规律，满足相邻时间间隔内的位移差恒定。第二种是一种特殊情况，如果此时最上面一颗炮弹恰好被投出则空中排列的炮弹，满足它们的位移为1:3:5:7的运动关系。例3：飞机以原速度水平飞行,在连续轰炸中,飞机投下的一个炸弹垂直击中一个倾角为30的斜坡,则炸弹击中斜坡时的速度为多大?该炸弹在空中飞行了多少时间? 六、课堂小结平抛运动是一种典型的匀变速曲线运动，也是学生第一次运用化曲为直的思想研究解决的曲线运动问题。平抛运动是匀速直线运动和自由落体运动的合运动，所以它的运动规律可以根据运动的分解的思想来研究。在探究平抛运动分运动的运动规律时，运用了逻辑思维与实验验证两种方法来研究，这也是研究一般运动的研究思路学好平抛运动，为学生学习今后的类平抛运动以及带电粒子在电场中的偏转等问题都打下了坚实的基础。七、板书设计 平抛运动1. 定义：初速度为零，并且只受重力（或空气阻力相对于重力来说可以忽略不计）的运动称为平抛运动。2. 性质：匀变速曲线运动3. 平抛运动的运动规律 水平方向：匀速直线运动 竖直方向：自由落体运动八、教学反思成功之处： 在利用平抛运动演示仪验证水平方向的运动规律时，利用智能手机的慢动作功能，使得整一个运动过程以一帧一帧的形式展现，使学生能够更好地时时对照平抛运动和匀速直线运动运的运动规律。同样在研究竖直方向上运动规律时，也可按照同样的过程进行研究。 在研究平抛运动的运动规律时，最直接的方法就是用最真实的实验视频来研究，而在本节课当中，通过现场拍摄平抛运动的运动过程，并且利用软件当场处理实验结果。确保了研究过程的真实性。同时利用tracker软件进行研究，这是一个研究运动过程的专业软件，它能够实时反映质点的横纵坐标，这样我们就能利用横纵坐标与时间之间的运动规律，研究做平抛运动的物体在水平方向上以及在竖直方向上遵循什么样的运动规律，在处理数据过程中，既让学生回顾反思必修一学过的直线运动的运动规律，同时也让学生对运动的分解与合成有了更深的理解。利用现代信息技术能够弥补传统实验的不足。 在教学过程当中，积极调动学生的积极性，在创设情境环节，利用抛糖果的活动，使学生感受抛体运动，同时在后续的教学过程当中，引导学生积极思考，让学生与老师共同完成演示实验，并让学生利用excel表格分析处理数据。不足之处：在拍摄过程当中时，由于场地所限，导致整个视频拍摄下来，亮度非常的小，在处理实验视频过程当中时，增大了实验的误差，故在下一次教学过程当中时，应该注意教学环境的亮度，如果发现亮度不够，则应该给实验装置增加补光的装置，使得整一个小球的运动能够在一个较亮的