對“平拋運(yùn)動”教學(xué)的一點(diǎn)嘗試

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對“平拋運(yùn)動”教學(xué)的一點(diǎn)嘗試

◇四川趙希林

平拋運(yùn)動是中學(xué)物理教材上一段重要的內(nèi)容．在人教版《必修一》中,教材對運(yùn)動、力、力與運(yùn)動作了基礎(chǔ)性的講解,學(xué)生已經(jīng)對牛頓力學(xué)中最基本的內(nèi)容與方法有了一定的了解與掌握．《必修二》一開始就是“拋體運(yùn)動”,這一知識既是運(yùn)用牛頓力學(xué)的方法和規(guī)律去處理新的問題,也是對運(yùn)動、力、力與運(yùn)動的關(guān)系的一種加強(qiáng)與深化．而且,這一部分所研究的對象從直線一下過渡到曲線,研究過程中更多運(yùn)用了等效性的物理思想．這樣,學(xué)生的學(xué)習(xí)的難度增加了不少．因此,這一部分的學(xué)習(xí),對學(xué)生是一種挑戰(zhàn),對教師的教學(xué)也是一種挑戰(zhàn)．

為了讓學(xué)生較為順利地完成這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí),并且通過這一部分的學(xué)習(xí)對物理的內(nèi)容與方法有更進(jìn)一步的了解與把握,我們對這一部分的教學(xué)進(jìn)行了較深入的思考,對相關(guān)實(shí)驗(yàn)做了一些新的考慮和改進(jìn)．經(jīng)過這樣的處理后,對教學(xué)過程確實(shí)有了不同的反應(yīng),學(xué)生對內(nèi)容的理解和把握確有提高,下面是筆者對該課題的一些反思．

1新課教學(xué)過程

1.1知識回顧

1) 物體做曲線運(yùn)動的條件:速度方向與合力(加速度)方向不在一條直線上.

2) 處理曲線運(yùn)動的方法:運(yùn)動的合成與分解.

1.2新課教學(xué)

1) 什么是平拋運(yùn)動?

學(xué)生閱讀教材第8頁內(nèi)容,回答:物體以一定的初速度沿水平方向拋出,不考慮空氣阻力,物體只在重力作用下所做的運(yùn)動,叫作平拋運(yùn)動．

演示實(shí)驗(yàn):

a) 把粉筆頭從手中松開讓其自由下落．學(xué)生思考這是平拋運(yùn)動嗎?

b) 把粉筆頭斜向上方拋出,讓其在空中飛行．學(xué)生思考這是平拋運(yùn)動嗎?

c) 把一張作業(yè)本紙水平拋出,讓其在空中飛行．學(xué)生思考這是平拋運(yùn)動嗎?

d) 把這張作業(yè)本紙揉成一團(tuán)水平拋出,讓其在空中飛行．學(xué)生思考這是平拋運(yùn)動嗎?

圖1

總結(jié): 做平拋運(yùn)動的物體具有水平初速度，只受重力作用，運(yùn)動軌跡如圖1所示.

2) 怎么處理平拋運(yùn)動?

(1) 2 s后物體的位移；

(2) 2 s后物體的速度；

(3) 2 s后物體的加速度.

繼續(xù)思考:既然勻變速直線運(yùn)動的公式不能處理平拋這種曲線運(yùn)動,那么我們怎么處理這個(gè)問題呢?

理論探究:曲線運(yùn)動能不能用運(yùn)動的合成分解來解決?把它分解為2個(gè)直線運(yùn)動,把分運(yùn)動解決好后再合成,這樣2 s后的位移不就清楚了嗎?

圖2

建立如圖2所示的直角坐標(biāo)系,在x軸上物體有一個(gè)初速度v0,但不受任何力的作用,如果沒有重力,小球應(yīng)該做水平方向的勻速直線運(yùn)動,所以水平方向應(yīng)該可以看作是勻速運(yùn)動;如果沒有初速度,只受重力作用,則小球應(yīng)該做自由落體運(yùn)動,因此豎直方向應(yīng)該可以看作是自由落體運(yùn)動．

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證: 實(shí)驗(yàn)器材包括平拋演示儀、數(shù)碼相機(jī).

a)平拋的小球和右側(cè)自由落體的小球在同一時(shí)刻幾乎在同一高度．

b)平拋的小球每3個(gè)時(shí)間段在水平方向發(fā)生的位移大小差不多都是一個(gè)小格;

反復(fù)對學(xué)生提問:這樣的結(jié)果說明什么問題?并提示,前面我們所作的理論考慮是什么?在這里，筆者給學(xué)生留了比較多的時(shí)間去思考、討論．

圖3

最后,與學(xué)生一起得到這樣的結(jié)論：考慮到一定的實(shí)驗(yàn)誤差,我們基本可以確定平拋運(yùn)動可以看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動．

那么,例題就可以處理了.

(3) 水平方向:ax=0; 豎直方向:ay=g， 得a合=g，方向豎直向下.

從課堂的反應(yīng)來看,這樣的處理是比較成功的．

2課后反思

2.1為何這樣設(shè)計(jì)教學(xué)流程?

平拋運(yùn)動這節(jié)課以往處理流程是這樣的:什么是平拋運(yùn)動?→平拋運(yùn)動的特點(diǎn)(水平方向勻速運(yùn)動,豎直方向自由落體)→例題練習(xí)．筆者在講授這節(jié)課時(shí)調(diào)整了一下思路:什么是平拋運(yùn)動?→例題練習(xí)→討論平拋運(yùn)動的特點(diǎn)(水平方向勻速運(yùn)動,豎直方向自由落體)→演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證想法→完成例題．

為什么要這樣設(shè)計(jì)呢?

平常我們都在抱怨學(xué)生課堂上不主動,坐在那兒被動地聽老師講,聽完后做作業(yè)又做不好．那究竟是什么原因造成了這樣的結(jié)果呢?

筆者認(rèn)為原因有2個(gè):1)表面上學(xué)生認(rèn)真聽,實(shí)際上他們并沒有真正理解該知識點(diǎn),因?yàn)樗麄儾]有真正參與到教學(xué)過程中來,并沒有真正動腦筋思考,只是被動接受,而這種被動接受與教師教學(xué)過程中知識呈現(xiàn)的方式有關(guān); 2)根據(jù)生理特點(diǎn)，一個(gè)人的精神專注時(shí)間不可能持續(xù)40 min,高中生一節(jié)課能高度專注達(dá)到25 min就不錯(cuò)了,所以不能期望學(xué)生整節(jié)課40 min都在專注地聽.如果不想辦法在教學(xué)過程中不斷改變呈現(xiàn)方式,讓學(xué)生的興奮點(diǎn)不斷轉(zhuǎn)移,并同時(shí)形成一種邏輯鏈條,學(xué)生學(xué)習(xí)的效果肯定是要打折扣的,學(xué)習(xí)的效率是不可能高的．

對此筆者有一些想法:我們能不能把課堂上要講的問題精煉一下,一節(jié)課有目的地解決1～2個(gè)問題,通過巧妙設(shè)問緊緊地把學(xué)生的注意力抓住,從而提高每堂課的效率．所以在“平拋運(yùn)動”這節(jié)課中筆者是這樣設(shè)計(jì)的:當(dāng)處理完什么是平拋運(yùn)動后,馬上給出一道例題,同學(xué)們都處理不好,那么這就無形地設(shè)置了一個(gè)問題,該怎么處理呢?第一次引起了學(xué)生的注意．當(dāng)理論上探討完平拋運(yùn)動可以看作水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的自由落體后,筆者又提出了一個(gè)問題:平拋運(yùn)動真的能這樣處理嗎?然后我們用演示實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證,這樣把學(xué)生快要散了的注意力又抓了回來,并且通過一個(gè)實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)場演示加強(qiáng)了結(jié)論的可信度,在學(xué)生的頭腦中深深地留下了一個(gè)烙印:平拋運(yùn)動確實(shí)可以這樣處理!

2.2如何處理頻閃照片?

對于平拋運(yùn)動的特點(diǎn),教材上是利用頻閃技術(shù)得到的頻閃照片對比分析得到的，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,膠片相機(jī)已基本被數(shù)碼相機(jī)取代,我們很難找到膠片,而且一般學(xué)校也不會開辟一間暗室來拍攝頻閃照片和沖洗相片．所以學(xué)生對什么是頻閃照片體會不是很深刻,進(jìn)而會影響學(xué)生的理解．后來筆者發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)具有連拍功能,能實(shí)現(xiàn)1 s拍20張甚至60張的拍攝速度.數(shù)碼攝影技術(shù)的出現(xiàn)為這節(jié)課提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持．連拍數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)解決了幾個(gè)關(guān)鍵問題:1)不需要暗室來頻閃攝影和沖洗相片了,數(shù)碼相機(jī)直接就攝影和顯現(xiàn)了. 2)平拋運(yùn)動持續(xù)時(shí)間很短,怎樣才能在短時(shí)間內(nèi)多次頻閃，并且還要得到清晰的圖像？這是一個(gè)非常困難的事情．但是1 s連拍60張這個(gè)功能完美地解決了這個(gè)問題,并且由于曝光時(shí)間短,照片中小球的圖像沒有出現(xiàn)明顯的拖影現(xiàn)象,把每一時(shí)刻小球所處的位置展現(xiàn)得非常清晰、完美．基于此,我們能在教室里所有同學(xué)的注視下輕松地得到平拋運(yùn)動的連拍照片,能給學(xué)生留下一個(gè)非常深刻的印象,極大地調(diào)動了學(xué)生的求知欲,促使他們牢牢地確信平拋運(yùn)動的處理方法,并且這種現(xiàn)場感對學(xué)生的情感產(chǎn)生一定的影響,使他們對科學(xué)的認(rèn)同加強(qiáng),從而大大提高了課堂的教學(xué)效率．

2.3不足之處

1) 演示實(shí)驗(yàn)過程中一個(gè)小球平拋,一個(gè)小球自由落體,這樣連拍相片一對比非常明顯地看到平拋運(yùn)動在豎直方向上可以處理為自由落體運(yùn)動，但是其水平方向處理為勻速直線運(yùn)動還需要從背景板上的坐標(biāo)格進(jìn)行分析得出,這一步不是很清晰、明顯．課程結(jié)束后,筆者又進(jìn)一步進(jìn)行了思考,并做了以下改進(jìn):在平拋運(yùn)動的上方讓第3個(gè)小球做與平拋水平初速度一樣的勻速直線運(yùn)動.這樣,平拋運(yùn)動就可以同時(shí)和水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動進(jìn)行對比,實(shí)驗(yàn)效果會更清晰、明顯.當(dāng)然,如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)還有待進(jìn)一步的思考和對實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)．

2) 在教學(xué)結(jié)束后如果還有時(shí)間,可以考慮把連拍照片快速連續(xù)播放,學(xué)生們會看見一小段動畫,感覺到小球是運(yùn)動的．給學(xué)生們介紹這就是電影、動畫的工作原理:人眼在某個(gè)影像消失后,仍可使該影像在視網(wǎng)膜上滯留0.1～0.4 s左右,電影膠片都是由一幅幅的照片組成的,電影膠片以24格·s-1畫面勻速轉(zhuǎn)動,一系列靜態(tài)畫面就會因視覺暫留作用而造成一種連續(xù)的視覺印象,產(chǎn)生逼真的動感．這樣的介紹更能吸引學(xué)生們的注意力,讓他們切實(shí)感覺到物理原理在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用．“科技是第一生產(chǎn)力”不是一句枯燥的口號,可在不經(jīng)意間給學(xué)生們滲透這個(gè)觀點(diǎn)．

教學(xué)確實(shí)是一個(gè)無法用一個(gè)統(tǒng)一的模式來統(tǒng)一的問題,仁者見仁、智者見智,不同的人有不同的理解與方法．但核心的一點(diǎn)是統(tǒng)一的,就是要用適合學(xué)生的生理和心理發(fā)展的方式，用一種體現(xiàn)社會發(fā)展的方式，用一種能提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率的方式，用一種把學(xué)生看作人的方式來進(jìn)行教學(xué)．但愿我們教學(xué)時(shí)能在這一方面多一些思考、多一些行動．

(作者單位：四川省瀘州高中 )