高一物理“探究平抛运动的规律”的教学设计人教版（通用）

高一物理“探究平抛运动的规律”的教学设计人教版（通用）

人教版高一年级“探究平抛运动的规律”的教学设计 ‎ 宁海县第三中学　施建广　315601‎ ‎【设计思想】‎ 在教学过程中，突出重点、攻破难点的关键是让学生清楚地认识平抛运动的特点；处理方法是必须做好演示实验和计算机模拟演示，使学生能清楚地观察和分析平抛运动。根据教材的特点和《浙江省普通高中新课程学科教学指导意见》的要求，由物体做平抛运动的实验特点和对学生的分析要求，教学中适合于采用直观、感性的实验归纳，演示实验与多媒体的模拟分析有机地结合起来的教学方法，以便学生对平抛运动的特点有明确深入的认识。整个教学过程采用“引导探索式”模式进行教学，以学生自主探索为主体，据已学知识大胆猜想、科学假设，是探究的前提，要亲身体验制定并实施实验计划、分析实验现象、总结实验结论的整个探究过程，充分发挥学生的主体作用，调动学生的学习积极性，主动地去探索规律。教师作为一个技术顾问指导和总结。‎ 本课教学设计过程为：‎ 播放视频片段（美国B2隐形轰炸机轰炸实录）引起学生兴趣的同时，提出为什么会命中的问题。‎ 为了学生能够更好的认识今天的主题教师采用把轰炸实录取轰炸机轰炸过程进行FLASH模拟来引入研究的主题。‎ 从平抛运动的轨迹是曲线，由曲线运动的条件推出平抛运动的条件，再引入而提出怎样去研究平抛运动。‎ 学生讨论且猜想得到分解成水平方向和竖直方向的运动对研究平抛运动方法提出科学猜想（将未知的曲线运动变为已知的直线运动进行研究），培养学生创造性思维能力。‎ 由学生设计实验，并分组实验加以验证，培养学生的实验能力及科学态度。‎ 更精细的分析，研究频闪照片。‎ 结论：实验验证猜想是正确的。‎ ‎【教材分析】‎ 平抛运动的规律是前一节运动的合成与分解的具体应用,是以后电磁场中带电粒子做“类平抛运动”的处理方法，平抛运动是学生第一次应用运动的分解和合成分析曲线运动的规律，对掌握研究平抛运动的方法有一定的难度，但学生已有曲线运动知识准备及牛顿第一定律、第二定律作为基础，是可以接受和深入理解用两个运动的合成的方法讨论平抛运动，但不宜进一步深入拓展。应把主要精力放在研究平抛运动方法的突破为今后学生研究其它曲线运动奠定坚实的基础。也使学生明确学习物理更重要的是掌握方法、培养能力，因此这一节很重要。‎ 本节课重点是明确平抛运动可以用两个简单的直线运动来等效代替，体会研究曲线运动的基本方法，难点是如何引导学生设计实验来验证平抛运动在水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。‎ ‎【学情分析】‎ 本节认识平抛运动采用的是运动的合成与分解的方法，它是一种研究问题的方法，这种方法在“力的合成与分解”的学习中学生已有基础，因此，在教学中应让学生主动尝试应用这种方法来解决平抛物体运动规律这个新问题。这一学习过程的经历，能激发学生探究未知问题的乐趣，领悟怎样将复杂的问题化为简单的问题，将未知问题化为已知问题。让学生真正理解运动合成与分解这种方法的意义，理解为什么平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。‎ 本节课是学生在学习运动中的一个转折点，以前学生接触的都是直线运动，而本节内容是比较典型的曲线运动，对于直线运动的规律学生非常熟悉，而对曲线运动的处理方法及运动规律是陌生的。所以本节教学通过实验、频闪照片等手段探索出平抛运动的规律，让学生从中体会运动合成和分解的方法，侧重培养学生研究曲线运动的方法，提高对运动合成与分解方法的运用能力。‎ ‎【三维目标】‎ ‎1．知识与技能：‎ ‎（1）知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。‎ ‎（2）知道抛体运动的特点 ‎（3）探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。‎ ‎（4）理解和掌握运动的独立性原理，并学会用这种方法解决平抛运动问题。‎ ‎2．能力与方法 ‎（1）初步体会力学学习的一般程序和方法，培养自主学习的能力。‎ ‎（2）通过平抛运动的研究方法的学习，使学生能够综合运用已学知识，使学生体验探究新问题的研究方法。‎ ‎（3）通过实验、课件、频闪照片，完全由感性认识到理性认识，培养观察能力和分析能力。‎ ‎（4）渗透物理学研究方法的教育,认识平抛运动的处理方法是从复杂到简单，先分解再合成，这个规律是物理学研究的重要方法。‎ ‎（5）渗透物理方法（实验的方法，辩证的思维方式和方法）的教育，培养学生的科学态度、探索知识的精神。‎ ‎3．情感、态度与价值观 ‎（1）通过平抛的理论推证和实验证明，渗透实践是检验真理的标准。‎ ‎（2）复杂的问题可以简化为一系列简单的问题来处理，使学生了解到复杂的物理现象可以用简单的公式反映，体验探索物理规律的艰辛与喜悦。‎ ‎（3）利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”、 “化繁为简”的方法及“等效代换”的思想。‎ ‎（4）在知识教学中应同时进行科学研究过程教育,本节课以探究平抛物体运动所展开的课堂教学,应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:‎ 观察现象,提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→‎ 进行实验的收集数据→分析与论证→评估→交流与合作.‎ ‎【重点难点】‎ ‎1重点 ‎（1）学会探究新问题的研究方法，通过实验探究平抛运动的规律。‎ ‎（2）掌握平抛运动的研究方法，使学生学会用运动的分解和合成来研究复杂的曲线运动。‎ ‎2难点 ‎（1）通过实验让学生理解平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成，且两方向的运动互不影响。‎ ‎（2）通过实验探索分析、归纳出其运动规律，要突破这一难点，关键是设计实验及多媒体演示，使学生容易观察、分析。‎ ‎【教学策略与手段】‎ 讲授课（理论分析、实验验证）实验观察法、推理归纳法、讲练法 ‎【课前准备】‎ ‎1. 视频片段（美国B2隐形轰炸机轰炸实录）‎ ‎2. 请你来当飞行员（课件）‎ ‎3．演示平抛的物体与自由落体同时落地：‎ 平抛与自由落体实验器（包括两个不同颜色、同样大小的小球、小锤、支架等）；‎ ‎4．演示平抛运动和它的两个分运动（多媒体频闪）：‎ 平抛竖落演示器（包括电源、三个钢球）‎ ‎5．平抛物体的闪光照片（有网格的）‎ ‎【教学流程】‎ 新课引入：播放视频片段（美国B2隐形轰炸机轰炸实录）（播放一段近代军事上的一些高科技成就旨在引起学生的求知欲望，引起他们的兴趣。）‎ 师：这是一段美国B2隐形轰炸机轰炸实录的视频片段，我们看了以后会发现B2隐形轰炸机能够准确命中预定目标，且予以摧毁。这是如何做到的呢？对于从轰炸机上投放下来的炸弹是如何运动的？轨迹是怎么样的？‎ 学生思考：‎ 师：为了解决刚才的问题，现在我们提取轰炸机轰炸过程进行FLASH模拟 FLASH模拟：请你来当飞行员（课件）‎ ‎（网上找到此动画，此动画通过对飞机和轮船速度的设定，算出飞机在何处丢炸弹可将轮船炸掉，教师操作将轮船炸掉。）‎ 师:要想投得很准,弹无虚发, 事先要“瞄准”，即必须使飞机离目标的水平距离为一定值,具体值是多少？为什么是这个值?这就要涉及到我们今天要上的平抛运动，因此，要解决这样的问题必须对平抛运动进行研究，这就是我们今天要学的课题：探究平抛运动的规律。（引入平抛运动）‎ 板书：第三节　探究平抛运动的规律 师：对于刚才的飞机投弹过程中炸弹的运动轨迹为平抛运动，那么平抛运动的到底有什么特点呢？‎ 学生思考：‎ 师提示：我们上节课讲了物体作曲线运动的条件。是怎么说的啊？‎ 生：运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上——F与V有夹角。‎ 师：那么平抛运动也是曲线运动根据曲线运动的条件我们可以得出平抛运动的特点 师生讨论，得出：‎ ‎{‎ 平抛运动条件 只受重力(a = g , 匀变速)‎ 具有水平初速 VO 板书：‎ 师：那么我们可以得出平抛运动的定义：‎ 板书：平抛运动：水平抛出的物体在只有重力作用下（不考虑空气阻力）的运动 VO a = g 画出平抛运动条件示意图。‎ 接着教师提出二问题：‎ 师：①若物体具有水平初速度Vo，但不受重力。将如何运动？‎ 生：在水平方向上将做匀速直线运动。‎ 师：②若物体只受重力，没有水平初速度Vo，将如何运动？‎ 生：在竖直方向将做自由落体运动。‎ ‎（ 以上二个问题学生回答后，为研究平抛运动提供了一条思路。让学生思考、设计并提出猜想：如何研究平抛运动。）‎ 师：平抛运动是曲线运动是一种较为复杂的运动，有何办法使研究的问题简单化？‎ 学生思考：‎ 师提示：上节课我们学习了运动的合成和分解,应该知道两个直线运动的合运动可以是曲线运动,那行一个曲线运动也可以分解为两个方向上的直线运动.（渗透迁移原则、激励逆向思维）‎ 师生讨论并提出猜想：‎ 水平方向上可能是匀速直线运动，因为水平方向有初速度，且不受任何力的作用 竖直方向上可能是自由落体运动，因为竖直方向初速度为零，且只受重力的作用 平抛运动 ‎{‎ 水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动 板书：猜想 师：对于你们提出的猜想到底正确与否，必须进行实验论证，我们如何来验证这一假设呢？要验证首先必须得到这一运动，如何得到呢？‎ 学生思考一段时间后，基本上会在教师的引导下得到一个方案，我们可以对这个方案进行详解.‎ 师：下面我们先看你们的猜想：水平方向做匀速直线运动，那么如何来证实呢，应怎样设计你们的实验来说明呢？‎ 一、 水平方向做匀速直线运动 学生能够直接得出实验设计最好，但有时有些学校的学生素质并不是很好时，我们可以引导学生。‎ 引导提示：‎ 师：对于我们而言，我说你们当中的某人他的身高为1.70m，那么怎么样来确定我的话正确与否呢？‎ 生：可以用一把尺子来量一下这个人的高度。‎ 师：如果没有尺子呢？‎ 生：那可以找一个是1.70m高的人和他站上去比比看，是不是刚好一样高?如果是一样高，则说明这个人的身高刚好为1.70m。‎ 师：那好，那么现在应如何确定你们的猜想：水平方向上做匀速直线运动呢？‎ 生：那可以再找一个水平方向上的匀速直线运动来进行比较。‎ 学生思考经讨论提出：可以用一个平抛运动和一个水平方向上的匀速直线运动同时以相同的初速度运动然后比较它们是不是同时达到同一个竖直平面或是两小球碰在一起。‎ 师：那么如果取到相同的速度呢？‎ 生：对于取相同的初速度我们可以让他们在相同的材料及坡度一样从同一高度落下来保证。‎ 接下去教师叫一个学生到黑板上画出实验的设计图形，并加以说明 学生利用教师课前准备的实验器材进行组装，且用组装的实验来进行实验操作，教师从旁指导一些意点。‎ 最后经学生实验与观察，最后确实得到实验所预计的结果。‎ 教师进行分析推理：由于两球运动时间较短，空气阻力和轨道对B球的摩擦阻力可不计，B球的运动可视为匀速直线运动，A、B从释放到斜槽末端水平部分的高度差相同，故A球抛出时的水平初速度与B球沿水平轨道运动的速度相同，再由A、B运动时间相同，或从两球相碰可 推知：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 一、 平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 师生可根据以上的分析同理可以得出验证竖直方向上的自由落体运动的实验图 教师演示：用小锤击打弹性钢片,钢球A沿水平方向飞出,做平抛运动;同时钢球B被放开,做自由落体运动。‎ 学生观察实验现象：‎ 实验现象1，无论A球的初速度多大，它总是与B球同时落地。‎ 实验现象2，A球水平抛出时的速度愈大，它飞出的水平距离也就愈远。‎ 师：听两小球落地声音一致，这说明什么问题?‎ 生：说明两小球同时落地。‎ 师：如果每次都同时落地，说明了什么问题？‎ 生：这说明：无论平抛的速度为多少大，平抛运动在竖直方向上和自由落体的运动是相同的。‎ 师：这也就是说平抛运动在竖直方向上的运动不会受到水平方向抛出速度的影响 师：这就是分运动的独立性原理：分运动之间互不影响 板书：分运动的独立性原理：分运动之间互不影响 教师总结：由刚才的几个实验我们可以证实大家的猜想是正确的，下面为了大家更好的认识平抛运动，我们可以看一下平抛运动的频闪实验。‎ 师：所谓频闪照片就是每隔一定的时间间隔就会拍一张照片，然后把这些照片叠在一起。‎ 师：下面我们看一下用多媒体模拟的频闪照片实验 师解释：此图是以间隔1/30s拍摄的频闪照片，即每隔1/30s暴光一次,拍摄小球一个位置,得出一系列位置即此图。‎ 师：为了更好的研究我们把上面的频闪实验照片提取，如下图 师：如何确定水平方向做匀速直线运动 生：如果在水平向上在相等的时间内通过的位移相等，那么它在水平方向上就是做匀速直线运动。‎ 师：那么也就是说如果我们能测量几段相等的时间间隔内物体在水平方向的位移，看看这些位移是否相等，就能知道我们的猜想是否正确，那么你们有没有看出来呢？‎ 学生思考并最后回答：频闪照片中小球的位置在水平方向上的投影是等间距分布的，所以说水平方向上是匀速直线运动。‎ 师：那么如何确定在竖直方向上是自由落体呢？‎ 生：既然闪光照相记录物体每经相等的时间所在的位置，那么说明物体所在的每个位置之间的时间间隔也是相等的，根椐自由落体的特点去看在竖直方向上的物体运动在相等的时间内位移之比是不是1：3：5：7，且始终与自由落休的连线在同一水平面上，如果是则在做自由落体运动.‎ 师总结:通过同学们的研究讨论，可知小球在相等时间内水平方向前进的距离是相等的,得到平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，竖直方向的位移与自由落体运动下落同步,说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。‎ 师：所以我们可以知道对于复杂运动的研究，我们可以把它分解为我们已知的简单的直线运动进行处理，这是一种思想方法。在以后平抛运动的处理一般情况下就是把它分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动来进行处理。‎ 师：通过对本节课的探究我们可以总结探究物理问题的一般方法：‎ 板书：观察现象,提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验的收集数据→分析与论证→评估→交流与合作.‎ ‎【板书设计】　　　　　　　　　‎ ‎{‎ 平抛运动条件 只受重力(a = g , 匀变速)‎ 具有水平初速 VO ‎　　　　　　　　　　　　　第三节　探究平抛运动的规律 平抛运动：水平抛出的物体在只有重力作用下（不考虑空气阻力）的运动 平抛运动 ‎{‎ 水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动 猜想：‎ 分运动的独立性原理：分运动之间互不影响 探究物理问题的一般方法：‎ 观察现象,提出问题→猜想与假设→制定计划与设计实验→进行实验的收集数据→分析与论证→评估→交流与合作.‎ ‎【问题研讨】‎ ‎[p.40问题与练习]‎ ‎1. 探究钢球水平分运动的特点的实验中，还需要的实验器材是刻度尺。简要实验步骤如下：‎ ‎⑴ 如教材图6.3-7安装好实验器材；‎ ‎⑵ 调节木板的高度，使其上表面距离桌面一定高度h，让钢球从斜面上某一适当位置释放，小球从桌子边缘水平飞出做平抛运动，落至木板的复写纸上；‎ ‎⑶ 调节木板的高度，使其上表面距离桌面的高度依次为4h、9h、16h……‎ ‎，然后重复步骤⑵中的操作过程（注意：木板上的白纸需固定位置，木板也只是上下移动）；‎ ‎⑷ 撤去复写纸，测量白纸上各落点至重垂线（桌面边缘）的水平间距，并分析数据。‎ ‎2. 设桌子边缘和墙间的距离为d，墙上小球落点与水平桌面间的竖直距离为h，因小球竖直方向做自由落体运动，所以小球在空中运动的时间t＝，如小球在水平方向上做匀速直线运动，则有d＝v0t＝v0，即d与h的平方根成正比关系。因此，我们可根据测得的多组数据，以d为横坐标、为纵坐标描点作图，如在实验误差允许范围内，所描各点出现在一条倾斜直线上，即说明平抛运动物体在水平方向上的运动确实是匀速直线运动。 ‎