注重學生學習過程的“平拋運動”教學實錄

黃巧曦

“平拋運動”是高中《物理2》（必修）第二章拋體運動的核心內容，也是整個曲線運動的重點之一。平拋運動是自然界廣泛存在的物體運動的一種形式，是一種典型的勻變速曲線運動。對平拋運動的深入分析有利于學生更加深刻地理解曲線運動。本節(jié)知識著重解決三個問題—什么是平拋運動？怎樣用獨立性原理分解平拋運動？平拋運動的位移和速度與時間具有怎樣的關系？通過這節(jié)課的教學，不僅應讓學生了解有關平拋物體運動的知識，更重要的是在這三個問題的解決過程中，應讓學生經歷探究過程，學習運用已有知識解決物理問題的一般方法，樹立對知識進行再次發(fā)現與探索的學習觀念，激勵學生的探索精神，以在探究過程中獲得知識、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力，尤其是探究能力。

一、導入新課

【播放視頻】 空軍在演習中投彈的情境。

教師提問：“炸彈離開飛機后的運動軌跡是什么形狀？”

小結：像炸彈一樣被拋出的物體，如果不計空氣阻力，在空中所做的運動，都被稱作拋體運動。

【演示】用打針筒演示不同角度射出的水柱。

學生觀察：以不同的角度把水柱射出，忽略阻力，水柱在空中就做不同的拋體運動。

【設計意圖】創(chuàng)設情境，增強感性認識，激發(fā)學生的興趣。

二、平拋運動的特點和性質

教師提問：“這種運動物體的初速度有何特點？在不計空氣阻力的情況下受力有何特點？”

“不計空氣阻力”是為了忽略次要因素，突出主要因素，使研究的問題簡單化，從而建立模型。

小結：物理學上把這種具有水平方向的初速度、只在重力作用下的曲線運動叫作平拋運動，它是一種勻變速曲線運動。

【設計意圖】引導學生主動思考，通過觀察和交流，由實際問題過渡到建立科學的平拋模型，突出物理學“理想化”的研究方法。

三、平拋運動的分解

教師提問：“同學們能否用前面學過的直線運動和運動的合成與分解知識，來處理這一復雜的運動？我們應該將這一平拋運動沿什么方向進行分解？分解的依據是什么？”

教師點評學生的回答：“可以從物體運動的實際情況，也就是運動效果進行分析，提出分解的設想。也可以從力與運動的特點尋找分解的方向。”

小結：將平拋運動沿水平方向和豎直方向進行分解。

【設計意圖】利用已學的直線運動規(guī)律和運動的獨立性原理來研究復雜的曲線運動，滲透物理學中“化繁為簡”的思想。引導學生能從運動的實際效果確定分運動的方向，教會學生學會確定分運動的

依據。

四、實驗驗證平拋運動的分運動

教師提問：“分解出來的兩個分運動可能是什么規(guī)律的運動呢？依據是什么？”

學生針對這兩個分運動從力與運動的關系展開討論，提出猜想：水平方向是勻速直線運動;豎直方向是自由落體運動。

教師質疑：“這種由理論分析做出的猜想，是否符合事實呢？”

【設計意圖】學生根據已有的知識進行分析和判斷，進行新知識的構建，培養(yǎng)理論探究的能力。

1.驗證水平方向的運動

教師提問：“如何驗證平拋運動在水平方向是不是真的做勻速直線運動？”

學生提出用測量法進行驗證，教師在給予肯定的同時也提出質疑：“用秒表能否正確測量時間？如果實驗室中沒有頻閃照片怎么辦？”

學生回答：“采用對比的方法進行驗證。拿兩個相同的小球，讓它們同時朝同方向運動，一個做平拋運動，另一個在光滑的水平軌道做勻速直線運動，看看它們能不能撞到一起。”

教師質疑：“撞在一起說明什么問題？”

學生回答：“說明它們在相同時間內在水平方向通過相同的水平位移?！?/p>

【設計意圖】培養(yǎng)學生的語言表達能力，對他們的方案設計予以肯定，以保持他們的興趣和信心，同時又通過質疑不斷激發(fā)他們的探究思維，了解對比法在實驗中的作用。

教師提問：“如何獲得相同的且是水平的初速度呢？有什么辦法可以控制這些條件？如何做到同時釋放？用手行嗎？”

【設計意圖】不斷的交流和討論，使學生從被動接受知識向主動獲取知識轉化，培養(yǎng)學生的科學探究能力、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的精神。

根據討論的結果，教師出示已經制作好的教具，如圖1所示。

圖1

【演示】平拋運動與水平勻速直線運動的比較。

教師質疑：“大家只看到兩個小球撞到一起，兩個小球從開始運動到撞到一起的中間過程，你們認為應該是什么樣的？如何可以觀察到？”

【視頻】逐幀播放：在同一時刻它們都在同一豎直線上。說明它們在相同時間內，在水平方向上通過相同的位移。

小結：平拋運動在水平方向上做勻速直線運動。

【設計意圖】實驗瞬間即逝，但是通過電腦緩慢播放事先拍攝的視頻，可以讓學生更仔細地觀察一遍。同時也教會學生如何用現代媒體手段把瞬間即逝的現象記錄下來。

2.驗證豎直方向上的運動

教師提問：“平拋運動在豎直方向是否做自由落體運動，我們可以設計怎樣的實驗加以驗證？”

學生設想：“拿兩個相同的小球，讓它們同時運動，一個做平拋運動，另一個做自由落體運動，看看它們是不是同時著地?！?/p>

教師質疑：“同時著地說明什么？”

學生回答：“說明它們在相同的時間內下落的位移相同?！?/p>

教師引導：“怎么確保兩球同時開始下落呢？也采用兩個電磁鐵串聯(lián)，由一個開關來控制這兩個小球同時被釋放，可行嗎？”

教師繼續(xù)引導（如圖2所示），設置了一個微動開關，這個微動開關能確保小球做平拋運動的同時，切斷電磁鐵的電源，確保了另一個小球也同時下落。

圖2

【演示】開關的作用。

【設計意圖】不斷的交流和討論，使學生從被動接受知識向主動獲取知識轉化，培養(yǎng)學生的科學探究能力、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的精神。

【演示】平拋運動與自由落體運動的比較。

教師質疑：“根據自由落體的知識可知，小球從開始下落到落在軌道上，大約只有0.3秒，你是如何判斷它們是否同時著地呢？”

學生回答：“可以聽聲音?！?/p>

【視頻】把兩個小球從開始運動到同時落地的中間過程，逐幀播放，在同一時刻小球都在同一水平線上，說明它們在相同時間內，在豎直方向上下落相同的位移。

小結：平拋運動在豎直方向上做自由落體運動。

強調：分運動性質由分運動方向上的受力和初速度來確定（理由就是運動的獨立性原理）。

五、平拋運動的規(guī)律及應用

1.平拋運動的規(guī)律

教師提問：“如果有一個做平拋運動的小球，我想知道經過t時間后，小球所在的位置及小球運動的速度，如何解決？”

教師引導學生作圖并完成板書、板畫（提示：水平方向和豎直方向用腳標x、y加以區(qū)別）。

請學生用前面學過的知識推導出這兩個分運動規(guī)律，即兩個方向上的速度和位移隨時間變化的規(guī)律，并寫出合運動的合速度、合位移的規(guī)律（見圖3、圖4）。

圖3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖4

【設計意圖】認識平拋運動的處理方法是從復雜到簡單，先分解再合成，這個規(guī)律是物理學研究的重要方法。教師適當歸納總結，完成相應的板書，幫助學生加深理解。

2.平拋運動規(guī)律的應用

【討論1】物體在空中運動的時間t是由? ? ? ? ?決定;物體空中運動的水平位移x是由? ? ? ? ? ? 共同決定。

【討論2】飛機在投彈過程中做勻速直線運動，若飛機每間隔相等的時間投下一枚炸彈（不計空氣阻力），試分析：

（1） 在炸彈落地前，炸彈將在空中排成一條______。

（2） 相鄰炸彈在地面上的炸點的距離______。

【課件演示】飛機每隔相同的時間投下一枚炸彈的情境。

【設計意圖】從物理的模型回到實際的情境，呼應課前的情境，讓學生體會到解決問題所帶來的成就感。

六、布置作業(yè)

1.課本第56頁3、4、5題。

2.探究活動：（1）將塑料管接在水龍頭上，設法在墻壁上留下水做平拋運動的軌跡;（2）在軌跡上設法找出相同時間間隔的點;（3）測量相鄰兩點間的豎直距離，分析這些距離的特點。

（作者系福州第十中學副校長，特級教師）

責任編輯：孫昕

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