探究平抛运动的规律教学设计教案

学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤教学课题探究平抛运动的规律所用教材教材名称：物理必修2，第五章第4节42—48页出版社：人民教育出版社教材分析平抛运动是自然界一种普遍而重要的运动形式，涉及的领域很广，比如生活中常见浇花、瀑布等现象，学习平抛运动不仅是知识的深化和扩展，更重要的是能力的提高和培养。平抛运动比直线运动复杂，不容易直接研究它的速度、位移等变化规律，需要将它分解成较简单的运动来研究。“探究平抛运动的规律”又是学好圆周运动和理解加速度含义的基础，正确认识平抛运动的规律，既可以巩固以前学过有匀变速直线运动的知识、牛顿定律的知识，又为今后的学习电子在电厂、磁场中的运动打下良好的基础，所以在知识上起着承上启下的重要作用。学情分析学习了匀速直线运动、牛顿力学、运动的合成与分解等知识。结合了理论推导与实验证实双方面、是具体的应用实例、是学生已有知识的迁移和综合运用本节课以探究的形式为主，让学生体验化复杂为简单的基本策略；培养观察、思考、分析问题以及数据处理的能力。教学目标（一）知识与技能知道平抛运动的特点是初速度方向为水平方向，只在竖直方向受重力作用，运动轨迹是抛物线；理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动，并且这两个运动互不影响。是匀变速曲线运动，其加速度为大小g。（二）过程与方法1、通过图片让学生观察生活中常见的现象，通过思考讨论，能够得出平抛运动的定义，培养学生观察和思考的能力2、认识平抛运动的处理方法是从复杂到简单，化曲为直，这个规律是物理学研究的重要方法；通过游戏的体验、实验的观察，体会从现象中探究物理知识的过程，获得成功的体验3、通过亲自做实验，体会探究平抛运动的过程，确定平抛运动的轨迹，得到平抛运动轨迹为抛物线的结论，提高同学总结归纳的能力。（三）情感态度与价值观1、用两个简单的直线运动来等效替代，利用简单的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学等效替代的思想。学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤2、通过探究平抛的运动规律，培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。教学重点平抛定义、运动特点和规律、平抛的探究过程教学难点用两个简单的直线运动来等效替代；即可以分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动设计特点与理念本节课将以探究为主线，在研究平抛规律时既有分析、推理的过程即预测它可以由两个直线运动等效替代，又有实验现象的观察，即用实验验证猜想的正确性。还要将现象与分析、推理结合起来，得到平抛运动的轨迹是一条抛物线。在验证过程中既有传统的实验仪器又结合新的自制教具（水瓶倒挂）。整个教学过程注重了互动与实践，将实验和多媒体演示相结合，充分体现了“建构主义”的教学理念。教学方法情景激学、引导、互动探究、实验演示、启发讲授、总结归纳教学器材[1]教案[2]实验仪器：平抛竖直演示仪、自制教具[3]多媒体：PPT、图片、flash课件课时安排1节（45分钟）教学过程教师活动学生活动方法手段备注一、新课引入（3分钟）小游戏:玩具枪对准玩具模型，子弹射出的时刻，模型下落，子弹击中模型，改变模型的位置，子弹依然能打中模型，这是为什么呢？同学们觉得实验很有趣，这与以往的经验有冲突，经常认为对准模型，模型不动才能击中。情景激学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤教学过程【引出课题】大家想知道为什么会这样吗？今天我们就来研究一下这个问题，探究平抛运动的规律。【板书】探究平抛运动的规律二、新课教学【提问】什么是平抛运动？平抛运动是一种普遍而重要的运动，下面就看几幅生活中常见现象：展示图片：生活中浇花的图片展示图片：飞机扔炸弹的图片展示图片：美丽的瀑布的图片提问：这些图片有什么特点？咱们给有这样特点的运动起了个名叫做？讲述：非常好！同学们掌握的很好，再观察看看它们的初速度方向有什么相同点吗？讲述：对！初速度为水平的抛体运动：平抛运动从而引起好奇心。不知道答案，思考状。观察图片，感受生活中常见的现象，提高兴趣。回应:观察、分析发现，虽然为不同的现象，但是存在一定的共性，用物理语言描述为轨迹为曲线、有初速度、受到力的作用。回应：抛体运动。回应：水平方向。学板书：探究平抛运动的规律图片简洁、生活气息浓、整体美观、定义：初速度水平的抛体运动1.平抛运动的特点（4分钟）大家想想看，平抛运动有什么特点吗？学生可能想到，轨迹都是弯曲学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤轨迹可以认为是在运动过程中的特点，如果仅考虑初始时刻的特点，那么应该就是……初速度水平、只受重力。讲述：下面来做一个小实验：（1）将一个小球和纸片同时放在桌边（2）以相同的力度、同时、沿着水平方向弹出（3）观察二者的运动轨迹提问：这两个物体的轨迹，哪一个是平抛运动？为什么？对！真实的物体都受到空气阻力，空气阻力的大小对物体的轨迹有很大的影响，只有物体所受到空气阻力相对自身重力忽略不计时，才能认为是平抛运动。平抛运动是一种抽象的理想化模型引导;好了，同学们能对平抛再次定义吗？2、平抛运动的分解（20分钟）得到了平抛运动的定义，那么平抛运动有什么规律吗？大家来看一张平抛运动的图片（这是一张频闪照片，记录了做平抛运动的小球的轨迹，由佳能相机拍摄，曝光时间为2秒钟。）的，初速度都是水平的，受到重力，受到空气阻力，等等。仔细观察实验，看到小球沿弯曲的轨迹下落，而小纸片而无规律的缓缓下落。回应：小球的轨迹为平抛运动。因为存在空气阻力，而且对纸片的影响作用很大。认真聆听答：水平抛出的物体在只受重力作用下（不考虑空气阻力）的运动叫做平抛运动认真观察通过图片把对平抛的认识从现实情境抽象成为物理模型。情景激学为了让同学能够完成从现实到模型的转化，首先放一张平抛的图形。学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤【实验探究】：曲线运动很复杂，能不能转变为简单的直线运动呢？下面大家来观看一个实验：平抛运动演示仪如上图所示，B球由两个板夹住，A球静止，当用小锤打击金属片C时，金属片把A球沿水平方向抛出时，B球被松开，自由下落，A、B两球同时运动。分析一下两个小球做什么运动？好的，咱们看一下实验现象听声音！1、同时释放问：同学们听到几声啊？同时释放、同时落地说明它们有?2、是这个高度特殊还是所有高度都有这个性质呢【引导】既然高度可能存在特殊性，那就改变高度观察一下实验现象。3、高度变低，再次释放、高度变高，再次释放提问：这几次实验都听到几声啊？提问：可以得到什么样的推论？所有高度都同时落地吗？很好！通过上述实验我们知道所有高度都有这样的规律。说明平抛运动在竖直方向可能做自由落体运动。下面咱们再看一个实验，左边是两个拥有相同弯度的轨道，轨道底端沿水平方回应：A球向水平方向飞出，只受重力做平抛运动，而同时B球被松开，做自由落体运动。答：一声回应：同时释放、同时落地、同学很容易想到等时性回应:同学会表现出好奇、想知道是偶然事件、还是有规律的必然事件。答：都是同时落地、都有一声、这是同学就会猜想，所有高度都应该有这样的规律。【回应】同学聆听教师对实验仪器的讲解，思考小球的初始条件，能够知道，上面的小球在离开轨启发讲授实验演示教师演示实验学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤向、都有一个线圈控制，两线圈由一个开关控制，两小球同时由静止开始运动。观察实验、发现有什么现象。【引导】这说明什么现象啊？好的，平抛运动在水平方向的运动与匀速直线运动一致。【体会合运动与分运动】刚才的两个实验我们只讨论了沿某一方向的运动，下面咱们再看一个实验。【平抛运动分解仪】整个仪器由三部分组成，每部分都有一个线圈用于吸引小球、且三个线圈由一个开关控制，左边是由两个弯曲程度相同的轨道组成，底端是沿水平方向的，这样保证在水平方向速度相同，同学们想一想，左边上面的小球做什么运动，上面的装置保证两小球在竖直高度是相等的。【引导】三个小球分别做什么运动1、先释放一个小球2、同时释放三个小球。同学们，仔细观察实验，观察了什么现象啊？【提问】这三个小球有什么关系？道后做平抛运动、下面的小球在轨道水平后做匀速直线运动。同学会看到两个小球在轨道上相碰。平抛运动在水平方向的运动与匀速直线运动一致。【回应】：平抛运动，而且是从离开轨道的那一点开始的。认真观察，发现一个小球做的是平抛运动释放三个小球时，发现他们同时落回，思考合运动与分运动之间的关系。动脑思考答：在竖直方向、水平方向、总是一一对应的。【回应】通过以上的实验，明确了平抛运动可以分解为沿水启发讲授总结归纳实验演示学生实验，在玻璃板上画出平同学们已经在思想上初步接受了平抛运动在竖直方向与自由落体运动一致充分体会合运动与分运动之间的关系。学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤非常好！【引导】可以得到什么结论！应用了什么思想?【“纸”上谈兵】我们已经从实验上定性的验证了平抛运动可以沿着两个方向分解。下面就联系理论、能否用理论解释上面的现象呢？【引导】物体的运动规律与什么相关呢？【讲述】与初始状态和受力情况有关，那就考虑这两种因素。【提问】平抛初速度方向水平，只受重力，根据以前的知识，它将做？问：只看水平方向，有初速度、不受外力、做？问：只看竖直方向速度为零，只受重力做？好，既从实验上看到了合运动与分运动之间的关系，也在理论上分析了可以沿两个方向来研究，下面咱们就具体的用定量的方法来研究平抛运动。实验：利用频闪照相的方法，延长曝光时间，就得到平抛运动的轨迹。验证：同学们对频闪照片得到的点进行计算，看看这些点在竖直方向，和水平方向是不是和理论上是一致的。平方向和竖直方向的运动来研究，应用了矢量的合成与分解的方法。【回应】同学思考，与运动的初始状态和过程中受到的力有关系。当初速度与受力方向不在一个方向上就不能做直线运动。【回应】：曲线运动！【回应】：基于之前学过的牛顿力学知识，知道是匀速直线运动答：前面已经知道这种初始状态，从而知道做自由落体运动仔细观察同学自己设计表格，记录频闪照片上的点坐标，并计算，验证在两个方向上的分运动。同学们在竖直方向上很容易利用自由落体的公式221gty来验证理论在水平方向上，知道匀速直线是相等时间内的位移相等，需要利用自由落体在相等时间间隔内的位移比为抛的运动轨迹分组讨论小结小组讨论小组得到结论，上讲台在实验基础上，用理论解释。提高同学的集体合作意识、语言表达能力等。学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤让同学上台，来解释它如何处理的数据，让他给大家讲解他得到的规律或者结论是什么。重述、归纳同学的结论。【讲述】同学们得到在竖直方向的加速度为g验证了在竖直方向的运动，得到在水平方向的速度相等验证了水平方向的运动。下面咱们就来研究一下合运动的规律——平抛运动。以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则1:3:5:7…….确定相等的时间间隔的点，从而验证在水平方向的运动。用excel作图得到可以看到斜率为定值，即速度为定值，匀速直线运动同学很容易说出，水平分速度：0vvx竖直分速度：gtvy根据上节课的知识得到合速度：22yxvvv0tanvgtvvxy同学很容易得到;水平位移：tvx0竖直位移：221gty综合：得到展示结果总结归纳做小结、使同学对新知识接受了更牢固y=0.0013xR²=0.999900.050.10.150.2050100150x（mm）t（s）水平位移---时间图学校北京师范大学院/系物理专业物理姓名刘乾坤沿各个方向的速度？合速度？【位移规律】以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则各个分运动的位移公式，合位移的公式？合运动的位移规律是202xvgy发现平抛运动的轨迹是一条抛物线。平抛、平抛、运动的轨迹是一条抛物线。【讲述】竖直速度与水平速度夹角，与竖直位移与水品位移的夹角，刚好成两倍的关系。这是一个很重要的结论。202xvgy002''221tanvgttvgtxy聆听、思考【回应】合成与分解的理