“探究平拋運動的規(guī)律”教學設計

王賢福

三維目標：

［知識與技能］

1.平拋運動的定義

2.平拋運動的規(guī)律

［過程與方法］

1.運用邏輯推理的方法“偵破”平拋運動的奧秘

2.用實驗的方法得到平拋運動的物體的軌跡

3.師生共同設計方案，檢驗推理得到的結(jié)論的正確性

［情感、態(tài)度與價值觀］

1.體驗邏輯推理的樂趣，提高分析問題、解決問題的能力

2.通過探究，體驗“發(fā)現(xiàn)”的樂趣

教學重點：

1.體會探究的過程，體驗邏輯推理和實驗驗證的方法

2.進行合理的推理，以及實驗信息的處理

教學難點：

平拋運動的規(guī)律的探究

學情分析：

學生已經(jīng)學習了運動的合成與分解，學生已經(jīng)對曲線運動的研究方法有一些了解，所以理論

分析學生應該能夠完成。

教學過程：

課題引入

師：［用課件投影出問題：怎樣研究曲線運動？］前面我們學習了曲線運動的相關知識，請同學們回顧一下，我們應該怎樣研究曲線運動？

生：［思考、討論，回答問題］用運動的合成和分解的方法，把曲線運動分解成兩個方向上的直線運動來研究。

師：［提出問題］1.運動的合成與分解包含哪些因素的合成與分解？2.合成與分解的方法？3.合運動和分運動之間以及各個分運動之間存在什么關系？

生：［思考、討論，回答問題］包括速度、位移、加速度的合成與分解；平行四邊形定則；合運動和各分運動所經(jīng)歷的時間一定是相同的，這是等時性原理；各個分運動之間是互不影響的、相互獨立的，這是獨立性原理。

師：很好，我們從理論上了解了通過運動的合成與分解可以研究曲線運動，下面我們就用這個方法來研究一個生活中常見的運動——平拋運動。

課題研究

一、平拋運動的定義

師：請同學們觀察粉筆頭的運動軌跡，分析其受力情況，判斷它的運動性質(zhì)。

［水平拋出粉筆頭的演示，提出問題，引導學生看書、思考，準備回答問題］

生：運動軌跡是曲線，做曲線運動。受豎直向下的重力和空氣阻力的作用。

師：［總結(jié)，引導］在這種情況下，空氣阻力非常小，一般情況下我們不考慮。可以認為粉筆頭只受到重力的作用，其運動性質(zhì)應該是勻變速曲線運動。請大家考慮一下，生活中有哪些物體的運動與我們剛才實驗中的粉筆頭情況相似？

生：獵槍中打出的子彈，飛機中落下的救災物資等。

師：這些運動還有一個什么共同的特點？

生：都有水平的初速度。

師：［課件投影問題，引導學生看書，思考］什么是平拋運動？

生：［看書，思考回答問題，完成學案］

二、平拋運動的規(guī)律：

師：［提出問題（投影）］［引導學生猜想、理論推導、得到結(jié)論］

平拋運動是曲線運動，可以分解成兩個什么樣的直線運動？你的依據(jù)是什么？

生：［猜想、理論分析推斷，分組討論，得到結(jié)論，小組代表回答，小組其他成員補充］

師：［根據(jù)學生的回答，投影學生得到的結(jié)論］平拋運動可以分解為：

①豎直方向的自由落體運動②水平方向的勻速直線運動。

師：［肯定學生的分析，同時引導學生用實驗驗證結(jié)論］

設計思想 在課堂教學中，為培養(yǎng)學生的分析問題、解決問題的能力，盡量地讓學生進行理論探究，以促使學生掌握學習和解題的方法。

1.豎直方向上結(jié)論的證明

師：請同學設計實驗來證明這個結(jié)論，先證明豎直方向是自由落體運動？

生：［在教師的引導下］可以根據(jù)合運動與分運動的等時性來證明。

師：根據(jù)同學設計的方法，用實驗來證明理論探究的結(jié)論：豎直方向的自由落體運動。

［演示實驗：介紹平拋豎落儀，用平拋豎落儀作演示實驗，做實驗時要提醒學生“聽”兩小球同時落地］

生：［在教師的引導下觀察實驗結(jié)果，得出結(jié)論］

師：［得到結(jié)論后，再提出問題］如果平拋的初速度不相同，兩個小球運動的時間是否也相同？

生：應該也相同。

師：［重新做實驗，讓小球以不同的速度水平拋出，也是同時落地，并從理論分析］

［鞏固：投影練習題］ 在同一點以不同大小的初速度沿水平方向同時拋出兩個小球，經(jīng)過一段時間都落在同一個水平面上，請你想一下，哪一個球先落地？你的根據(jù)是什么？

生：［思考解答］

2.水平方向上結(jié)論的證明

師：［利用課件演示平拋軌跡］證明了豎直方向上的結(jié)論是正確的，再來證明水平方向的結(jié)論是否正確。同學們先設計一下證明方法。請同學們分組討論一下。

生：［思考、討論。討論結(jié)束，小組代表回答，小組其他成員補充］

［回答要點：1.根據(jù)平拋物體的軌跡，若在相同的時間里在水平方向的位移都相同，即可證明；2.相同的時間可以根據(jù)軌跡上的豎直方向的運動得到：豎直方向是自由落體運動，根據(jù)運動學知識，從拋出點在豎直方向上依次選擇距拋出點的距離分別為h、4h、9h、16h ……，這樣得到的點之間的時間間隔應該是相等的；3.由前兩條可知，應該先得到平拋的軌跡］

師：［肯定學生的分析，提出問題］同學們提出要先得到平拋的軌跡，那么，怎樣得到平拋的軌跡，請同學們設計幾種方法。

生：［思考、討論、回答］

師：同學們在回答中給出了很多好方法，可以在課下做一下。老師在這里推薦一種方法：利用面前的儀器得到平拋的軌跡。（介紹平拋實驗器的用法及實驗注意事項，介紹拋出點的確定，利用“實驗探究指導卡”指導學生完成實驗。）

生：［在教師指導下，按照“實驗探究指導卡” 的提示完成實驗，在坐標紙上得到平拋運動的軌跡］

師：我再給大家用同學們提出的另一種方法得到軌跡：用水流得到平拋軌跡，在較短的時間內(nèi)可以認為從噴頭流出來的水流速度是穩(wěn)定的，即水流做平拋運動。利用做平拋運動的水柱得到了平拋運動的軌跡，它的背景是坐標紙，利用數(shù)碼相機拍下其圖象，輸入微機后打印后發(fā)給同學們。［請同學幫助做實驗，輸入微機打?。?/p>

生：［在教師指導下，在軌跡紙上取點分析，驗證結(jié)論：水平方向的勻速直線運動正確］

設計思想 這節(jié)課的設計是加強學生的理論分析，經(jīng)過理論探究得到結(jié)論，再設計實驗驗證，符合科學探究的思想。

3.平拋運動的軌跡

師：通過剛才的探究，我們從理論上推出，并在實驗中驗證了關于平拋運動的規(guī)律：平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。

［投影結(jié)論］

生：［記憶并理解規(guī)律］

師：［鞏固：投影練習題］

1.如圖1所示，在光滑的水平面上有一小球a以初速度v₀運動，同時在它的正上方有小球b也以v₀初速度水平拋出，并落于c點，則（ )

A.小球a先到達c點

B.小球b先到達c點

C.兩球同時到達c點

D.不能確定

思考：在b球沒有落地以前，a、b兩球在空中的位置關系？

2、在水平勻速飛行的飛機上每隔相同的時間落下一顆炸彈，若不考慮空氣阻力，在炸彈還沒有落地時，它們在空中是怎樣排列的？

生：［解答問題］

師：［投影：用兩個動畫展現(xiàn)這兩個練習的情景］

引導學生進行小結(jié)，并布置作業(yè)。

設計思路與評價：

本案例是以問題解決的模式進行設計的。對學習和探究的每一部分內(nèi)容，都是由教師或者是在教師的引導下由學生提出問題，然后在教師引導下，由學生自己設計學習或者探究的方案，解決問題。貫徹了科學探究的思想，符合新課改思想理念。

探究的過程是先進行理論探究，根據(jù)學生已經(jīng)掌握的知識為依據(jù)進行理論分析，得到結(jié)論，再利用實驗進行驗證。筆者認為，新課改是理念的改變，核心是學生學習方式的改變。同時物理學雖然是一門實驗科學，但也崇尚理性推導和重視邏輯推理。問題解決的過程也與科學探究的一般方法（對現(xiàn)象的一般觀察→提出假設→運用邏輯（包括數(shù)學）得出推論→通過實驗對推論進行檢驗→對假說進行修正和推廣）相同，而且在課堂教學中也便于實施。

本案例利用學過的知識進行理論分析得到水平和豎直方向的兩個推論，再用實驗驗證，得到結(jié)論并應用結(jié)論解決問題。而且用實驗驗證前，都運用已有知識，設計出實驗方案，再做實驗。在每一次實驗之前，學生都明白這個實驗要達到的目的，這樣做的原因。這是有目的的實驗，是能動的。這種方法，有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理的能力，也就是理論探究的能力，也提高了學生的解題能力。這是我們課堂上應該著重注意的地方。學生通過本次學習，能很好地掌握平拋運動的規(guī)律，積累了分析問題和解決問題的經(jīng)驗。

(欄目編輯 張正嚴)