《探究平抛运动在水平方向的运动规律》教学设计

《探究平抛运动在水平方向的运动规律》教学设计六盘水市第六中学蔡植设计思想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进一步认识；在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、设计特色：本节课是利用自制教具进行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。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。《学科教学指导意见》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。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。2、学生可能遇到的困难：设计不出验证平抛运动在水平方向是匀速直线运动的实验装置。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。三维目标一、知识与技能1、掌握描绘平抛运动轨迹的方法；2、知道利用平抛运动轨迹来分析平抛运动在水平方向的运动规律的方法。二、过程和方法1、通过设计验证平抛运动在水平方向做匀速直线运动的实验，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。三、情感、态度与价值观1、通过实验进一步了解平抛运动；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。重点难点1、教学重点：学会自然科学的一般研究方法，体验平抛运动在水平方向的运动规律的科学探究过程。2、教学难点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动的实验探索过程。教学方法：运用自制教具进行实验探究的教学模式实施教学。课时安排：1课时教学用具：自制的平抛运动描轨迹演示仪、多媒体辅助教学课件等。教学过程【新课教学】师：研究完竖直方向上的运动，我们再来看水平方向上的分运动。先来分析做平抛运动的物体在水平方向上的受力情况。生：做平抛运动的物体只受重力作用，方向是竖直向下的，所以物体在水平方向上不受力。师：根据运动的独立性我们知道水平方向上的运动不会受到竖直方向的运动影响。再根据牛顿第一定律我们能得出什么样的结论啊?【猜想】生：根据牛顿第一定律我们知道，如果一个物体处于不受力或受力平衡状态，它将静止或做匀速直线运动。在平抛运动中，物体水平方向上不受力，并且水平方向上有一个初速度，所以物体在水平方向上应该是匀速直线运动。师：那我们应该怎样来验证这个猜想呢?【实验探究】师：我们可以从另一个角度来探究水平方向的运动规律，如果能够知道平抛运动的物体在相等的时间间隔内（控制变量）水平方向的位移，就可以判断水平方向做什么运动了。要这样进行处理的话，就要解决好下面的几个问题。①设法通过实验得到平抛运动的轨迹。②在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置。③测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。教师活动：引导学生阅读教材55页和56页有关内容，掌握实验探究的思路。参考教材上提供的“参考案例”选用其中的某一方法，或自行设计一种实验方案，探究水平方向上的运动规律。学生活动：探讨实验方案的选择，分组动手实验。教师活动：指导学生完成探究过程，了解学生的实验情况。点评：探究实验一定要让学生亲自动手，在实践中培养学生的求知欲望，激发学生的探究未知规律的动机。这比学到具体知识更重要。师：要进行这样的探究，我们首先面临的问题就是如何得到平抛运动的轨迹图象。汇总各组讨论结果，我们将采用以下方案来获得：1．按照以下步骤准备实验装置（自制教具）(1)将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置。调节调平螺丝，观察重垂线，使面板（木板）处于竖直平面内，用画好坐标轴和小方格的磁性板紧贴在木板上，卡好定位板，装置如图1所示。（说明：磁性板是用“儿童美画板”拆开画好坐标轴和小方格做成，里面有很多液体状细铁粉，用磁性笔或者是其它磁性物体接触磁性板，就会在磁性板上留下清晰可见的痕迹。）图1(2)事先用记号笔画出横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下，并画好小方格（小方格的尺寸和标准平抛运动演示器的小方格尺寸一样）并注意使坐标原点的位置在平抛物体(磁性小球)的质心(即球心)离开轨道处。(3)把接球挡板拉到合适的位置，便于接住磁性小球。2．将定位板定在某一位置固定好。磁性小球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。3．下落的磁性小球在磁性板上留下了平抛运动的轨迹（如图2所示）。图24．如果所描平抛运动的轨迹不清楚或者因某些因素不准确，可以重新描轨迹，方法是用磁性小球在竖直平面的背面像擦黑板一样擦几下就没有痕迹了。通过重新调整再让磁性小球从定位板释放描轨迹。5．按上述实验操作方法，可多做几次实验。6．取下磁性板，分析平抛运动的轨迹图线。师：获得了平抛运动的轨迹图象我们就可以从中知道平抛运动的水平位移。我们现在所面临的问题是如何知道水平分运动所发生的时间。这个问题我们可以通过运动的等时性来考虑。生：前面我们已经得出了平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，根据等时性原理我们知道水平分运动和竖直分运动是同时发生的，所以可以通过竖直分速度来找相等的时间间隔。师：具体如何来实现呢?生：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，竖直的位移公式y=21gt2。因此：（1）在下图3所示，在竖直坐标轴y轴上，从原点开始向下任取一个坐标为h的点，再找到坐标为4h、9h、16h……的点，在物体运动过程中，纵坐标从其中一个位置运动到下一个位置所用的时间都是相等的。过这些点作水平线与轨迹相交，交点就是每经相等时间物体所到达的位置。图3（2）如上图所示，过A、B、C等点作竖直线与横轴相交。可得到各点的水平位移x1、x2、x3等。（3）测量x1、x2、x3等的大小。师：这样根据测量结果，例如下图4，我们就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移，观察这些水平分位移，可以得到什么规律？图4生：这些水平分位移都近似相等。师：由此我们可以得出什么结论?生：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。【展示板书】结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。平抛运动的物体可以看成是竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速运动。7、实验误差来源及分析（1）安装斜槽时，其末端切线不水平产生误差；（2）建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点，实际上应以斜槽末端端口上的磁性小球球心位置为坐标原点；（3）数据测量时，测量不准确而产生误差；（4）确定磁性小球位置不准确而产生误差。【课后反思】