關(guān)于定量探究平拋運(yùn)動(dòng)的教學(xué)實(shí)例分析

劉 杰 陳桂香

(福建省莆田擢英中學(xué) 351100)

平拋運(yùn)動(dòng)是一種典型的曲線運(yùn)動(dòng)，安排在運(yùn)動(dòng)的合成與分解之后，是在學(xué)生學(xué)習(xí)其他曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)之上，對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)有了一定的理解之后，但還缺乏利用合成與分解的方法解決更復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的能力，如何解決此類問(wèn)題便是產(chǎn)生此次教學(xué)實(shí)例活動(dòng)由來(lái).

首先，本次教學(xué)實(shí)例設(shè)計(jì)目的之一就是培養(yǎng)學(xué)生空間認(rèn)識(shí)分析能力，能從一維直線運(yùn)動(dòng)過(guò)渡到二維平面運(yùn)動(dòng)；其二是在運(yùn)動(dòng)的合成與分解的過(guò)程中滲透“化曲為直的降維思想、等效轉(zhuǎn)換思想”對(duì)平拋曲線進(jìn)行處理分析的能力；其三通過(guò)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生掌握操作新技術(shù)技能，善用高科技設(shè)備的意識(shí)，形成勇于探索的精神，達(dá)成物理學(xué)科教學(xué)的核心素養(yǎng)目標(biāo).由此思路基本確定，在體驗(yàn)中引入、在實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)、在談?wù)摻涣髦懈形?、在總結(jié)歸納中提升.

其次，按照新的教學(xué)理念，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中還要體現(xiàn)創(chuàng)新點(diǎn)，比如：改進(jìn)以往利用平拋演示器三球碰撞的方式認(rèn)識(shí)平拋，突破過(guò)程太快不易觀察的局限，采用實(shí)物演示、手機(jī)高速拍攝，利用手機(jī)的慢動(dòng)作逐幀回放投屏直播，變“不可見”為“可見”，使瞬間動(dòng)作由“抓不到”變成“抓得到”，使學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)更加清晰直觀，使物理學(xué)習(xí)的趣味性更強(qiáng)；利用二維空間傳感器及DIslab軟件應(yīng)用把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室搬到普通課堂，使以往“不可測(cè)”、“不好測(cè)”的位置信息變成“可測(cè)、可用、精度高”的位置數(shù)據(jù)，極大的拓展物理實(shí)驗(yàn)的量化性，使原先課堂做不出，做不好的感性實(shí)驗(yàn)變成“既準(zhǔn)又新”的量化實(shí)驗(yàn)，通過(guò)簡(jiǎn)潔高效的數(shù)據(jù)采集及處理為課堂節(jié)省了大量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了真正的“高效”課堂.

具體的教學(xué)過(guò)程可設(shè)計(jì)如下：

故事導(dǎo)入引發(fā)認(rèn)知沖突：《聰明的猴子能否逃脫厄運(yùn)》——樹枝上有一只猴子看到一個(gè)獵人正用槍對(duì)準(zhǔn)它，為了逃脫即將來(lái)臨的厄運(yùn)，它想讓自己落到地面上逃走，就在它掉離樹枝的瞬間子彈恰好射出槍口，試問(wèn)：猴子能否逃脫厄運(yùn)？ 大部分同學(xué)會(huì)回答 “能”！

請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)配合模擬示范，請(qǐng)同學(xué)扮演獵人，以手中小球?yàn)椤皹尩淖訌棥保∏蛩綊伋鱿喈?dāng)于子彈射出，同時(shí)老師手中的另一小球作為“猴子”，由靜止釋放相當(dāng)于自由落體運(yùn)動(dòng)落地，并同時(shí)用手機(jī)慢動(dòng)作拍攝：觀看視頻.觀察兩個(gè)小球幾乎擦肩而過(guò)，在誤差范圍內(nèi)，猴子極有可能被射中，由此構(gòu)建物理情境，激發(fā)學(xué)生對(duì)更精細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探究.

教師鼓勵(lì)學(xué)生討論、交流，通過(guò)一些平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，提出想法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，使大家更細(xì)致的理解平拋運(yùn)動(dòng)的特征，更全面地了解運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.教師適時(shí)引出平拋運(yùn)動(dòng)的定義、特點(diǎn).

讓學(xué)生分組進(jìn)行任務(wù)性探究：利用平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)器，分組展開定性探究并匯報(bào)(充分尊重學(xué)生的主體地位),A組探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B組探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，C組探究三球運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性規(guī)律.

建議觀察兩球(或三球)相撞時(shí)，利用手機(jī)慢動(dòng)作拍攝可以準(zhǔn)確捕捉小球發(fā)生碰撞瞬間的畫面，通過(guò)逐幀播放，觀察水平或豎直方向的運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性和可信度.

同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生使用物理方法：研究平拋運(yùn)動(dòng)如何化曲為直，結(jié)合受力分析進(jìn)行猜想(培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力)

在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生分析猜想，平拋運(yùn)動(dòng)與水平運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.

在學(xué)生定性分析的結(jié)果上，引出平拋運(yùn)動(dòng)的二維演示器，帶領(lǐng)學(xué)生把思維由定性分析提升定量精確計(jì)算歸納上，得到關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)更深刻的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性.

具體教學(xué)過(guò)程如下，教會(huì)學(xué)生熟悉整套傳感器實(shí)驗(yàn)器材，按說(shuō)明書完成搭建、調(diào)平、試拋體確定落地點(diǎn)、放回收裝置；連接計(jì)算機(jī)和接收器；熟悉DIslab軟件和平拋運(yùn)動(dòng)的界面；完成設(shè)備“調(diào)零” “水平校準(zhǔn)”；釋放發(fā)射器，利用傳感器系統(tǒng)自動(dòng)記錄運(yùn)動(dòng)的軌跡，模擬軌跡；利用二次擬合出平拋運(yùn)動(dòng)的拋物線軌跡.

利用軟件獨(dú)有的加速度分析功能，導(dǎo)出水平方向和豎直方向V-T圖像，可知水平方向a→0，認(rèn)為近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向a→9.8m/s2，近似自由落體運(yùn)動(dòng).

通過(guò)更精確的數(shù)據(jù)說(shuō)明，更好地幫助學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)合成與分解的實(shí)際意義，掌握化曲為直的物理方法原理.最后利用適應(yīng)性訓(xùn)練，讓學(xué)生針對(duì)性做隨堂練習(xí)，使學(xué)生既懂得復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的分解技巧，又會(huì)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的合成方法.

通過(guò)這樣一節(jié)課的教學(xué)指導(dǎo)，貫徹課程教育新理念，社會(huì)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代理應(yīng)將新媒體、新技術(shù)融入教學(xué)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)濃厚興趣，讓學(xué)生體驗(yàn)到不同于以往的教學(xué)方式，培養(yǎng)探索能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)新精神.