《探究平抛物体的运动》教学设计.doc

《探究平抛物体的运动》教学设计
一、教学概述
本节为高中新课程物理必修①和②中五节探究课的第五节，需要探究内容多方法较全面，结合了理论推理和实验证实双方面。是在学生学习了直线运动规律、牛顿运动规律和运动合成与分解之后的具体应用实例，也是这些知识的迁移和综合应用。
本节内容重点应落实在“探究”上而不是“规律”上，课堂教学过程以探究为主要线索。让学生体验掌握化曲为直，化繁为简处理曲线运动的基本方法。
探索规律总是从问题入手，建立模型、大胆猜想、实验验证、得出总结规律的过程。通过本节探究不仅掌握了处理平抛运动的方法，同时也是处理其他曲线运动和处理未知问题的一般思路和方法。
物理概念和物理规律的形成是由现象到本质的过程，对它们的理解和掌握不可能一蹴而就，怎样才能够让学生不是机械化的记住，而是真正理解其实质所在，将是这节课要突破的难点。因此采用实验探究的方法，让学生先通过理论分析和猜想，再通过设计实验方案和细致的实验及仔细的观察，采用对比平抛运动和自由落体运动找到竖直方向为自由落体运动。通过对运动轨迹分析，归纳得到平抛运动水平方向为匀速运动。由于实验包含的规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘，因此这一部分的自主探究活动可以让学生亲自感受到实验探究问题的过程，正是对学生观察、分析、归纳等各项综合素质和能力的培养。
自主探究以学生为主体，课堂探究教师要配合学生活动并给予指导，在描绘平抛运动轨迹时方法很多：水平喷出恒定的水流、平抛演示仪演示、火花描绘迹、频闪照相、数码照相和数码摄相等，教师可以采用追问并予以指导使设计方案逐步完善。
二、教学目标
1．知识与技能
（1）研究和探索平抛运动及两个分运动的性质的过程。分解成哪两个方向的运动，两个方向是怎样来确定。
（2）引导学生探索如何用实验来验证平抛运动是由水平和竖直方向的两个分运动合成的。
2．过程与方法
（1）使学生掌握正确探究平抛运动体验科学研究的方法。
（2）凡是合外力为恒力，且初速度与合力垂直的运动，称为类平抛运动，都遵循与平抛运动相类似的规律。处理平抛运动的方法是解决曲线运动的一般方法。
3．情感、态度、价值观
（1）在物理教学中使学生受到相信科学、热爱科学的教育。
（2）培养学生学习科学的兴趣及实事求是的科学态度。
（3）激发学生积极的学习兴趣和勇于探索的精神。
三、学习者特征分析
本节课的学习者特征分析主要是根据教师平时对学生的了解而做出的：
（1）学生为高一的孩子，好奇心强，具有较强的探究欲望.
（2）学生有过较多的小组合作经验。
（3）学生已经学过牛顿第二定律和牛顿第三定律。
四、教学策略的选择与设计
（1）探究引导策略：探讨式学习；教师启发引导。
（2）自主合作探究式学习策略：建立小组讨论、交流、合作的课堂氛围。
（3）、情景创设策略：运用生活中与教学内容相关的情景，设计问题，设计物理实验，组织教学内容，提出有启发性的引申问题，激发学生的学习兴趣，积极地参与到实验验证、实验猜想、探究规律的学习当中。
五、教学资源
（1）人教版新课标教材高中物理必修二。
（2）相关实验器材，如平抛与自由落体实验器、数码相机、塑料瓶、直角弯管，直管道等。
（3）专门为本课设计的多媒体课件。
（4）多媒体网络教室。
六、教学过程
1．复习提问引入：
A．到今天为止我们掌握并会处理的运动形式有那些？
匀速直线运动和匀变速直线运动
B．要使物体作匀速直线运动或匀变速直线运动应具备什么条件？
C．如果物体运动过程中受到的合外力不为零且与速度方向不在同一条直线上物体将做什么运动？
D．如何处理曲线运动。
将复杂的运动分解为简单的运动来处理
E、分运动与合运动具有什么特性？
等时性，分运动有独立性互不干扰。
引入新课：
今天我们就用前面学习过的知识来处理一种具体的曲线运动。
2．问题驱动
问题：在一次模拟救援活动中，水平飞行的飞机要将物资准确投放到A点，飞机应在何处投放？
先看大致位置在A点左侧。
为什么要在左侧投放呢？让我们来看看被投放的物资在空中运动的轨迹。
模拟运动：水平扔出粉笔头
大屏幕展示被空投的物资在空中的运动。
3．建立模型
提问：它为什么在空中运动的轨迹是曲线？
引导学生注意曲线运动的条件
提问：被投放的物资在空中受到那些力的作用？
重力和空气阻力
物理学研究问题总是先简单后复杂，忽略次要因素，突出主要因素，对于空中运动的物资由于空气阻力的影响较小，我们忽略不计。
物体具有水平初速度并只受到重力作用的这种运动称为平抛运动。
平抛运动的条件：（1）物体具有水平方向的初速度；（2）运动过程中只受重力作用。
在生产生活中有很多运动可以看作平抛运动。引导学生利用已有日常生活知识寻找相似实例，感知学习目标。
教师利用大屏幕展示一些平抛运动的实例，创设情境，激发学生兴趣，让学生意识到研究平抛运动的必要性。
对于这样的曲线运动我们如何来处理？我们总是根据已知去推知未知，到今天为止我们学过匀速直线运动和匀变速直线运动，我们能不能把平抛运动简化为前面所学过的运动来处理。
4．大胆假设
启发学生根据题设条件大胆猜想平抛运动为：
引导学生猜想分解到什么方向比较容易处理。
平抛运动由于水平方向不受外力作用，竖直方向又只有重力作用。
水平方向：匀速直线运动
竖直方向：自由落体运动
（该部分内容根据学生反映可以逐步引导）
5．实验探究
（1）定性比较
平抛运动看成水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动同时验证比较困难。能否可以用分步验证？怎样验证比较方便？
引导学生联想到容易找到的比较方法：
实验一：演示平抛运动物体与自由落体运动的小球同时落地
介绍并演示实验，得到在同一高度做自由落体和平抛运动的小球同时落地。
思考：它们在空中是否始终在同一高度？如何去验证？
改变两个小球开始运动的高度和平抛的初速度，发现它们始终同时落地。
结论：平抛运动的小球和自由落体运动的小球始终同时落地，即：平抛运动可以看成是竖直方向的自由落体运动
如何寻找平抛运动的水平运动是匀速直线运动的证据？
引导学生认识寻找平抛运动轨迹的必要性。
学生讨论得到平抛运动轨迹的方法。
总结学生得到的分析方法，介绍学生探究实验。
（2）定量探究
实验二：学生实验，通过描迹法，描绘出平抛运动的轨迹。
根据学生提出方案介绍学生探究实验
学生探究，寻找平抛运动轨迹。
通过学生描绘的平抛运动轨迹引导学生通过竖直运动来寻找相等时间。

根据竖直方向是自由落体运动由于h=gt2/2则在时间t，2t，3t内下落的高度分别为h，4h，9h，比较下落h，4h，9h时所对应的水平距离。如果水平方向是匀速运动，问它们之间满足什么关系？
学生活动：研究平抛水平方向的运动是不是匀速运动。
提出问题：本实验要经过多次实验才能描绘出平抛运动轨迹，能不能寻找更简捷的方法来描绘平抛运动轨迹？
学生汇报实验结果
实验三：展示恒定的水平的水流
提出问题：如果既能显示轨迹又能记录它运动的时间是不是更方便。
参考网址：
由学生提出的方案可能还有：
a．频闪照相，每隔相等时间暴光一次。可以每隔相等时间记录一次位置。
b．数码相机或者数码摄相机的可以记录出平抛运动轨迹。
实验三：火花描迹仪描绘平抛运动轨迹并通过大屏幕展示平抛运动轨迹。

A—B（mm）
B-C（mm）
C-D（mm）
D-E（mm）
x

y

=yn-yn-1
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通过打在坐标纸上的平抛运动轨迹测量平抛运动相邻的两点的水平距离，通过对水平距离的分析得到平抛运动在水平方向是匀速直线运动。
提问：我们如何来通过对平抛运动轨迹的分析判断平抛运动在竖直方向是自由落体运动？
测量平抛运动竖直方向上相邻的两点的竖直距离并计算出相邻的两点之间的距离差，判断出是匀变速运动并通过y=aT2计算出竖直方向的加速度，得到平抛运动在竖直方向上可以看成是自由落体运动。
实验结论：
平抛运动的物体可以看成是竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速运动。
例题分析：
例题：射击运动员将箭水平正对靶心，箭离弦后能否射中靶心？
思考：射击运动员正对了靶心，在箭离弦的同时靶开始下落，问箭能否射中靶心？
插入子弹→打击模型人→实验录象→亲身体验
6．解决问题：
例题2：一架飞机在h=2000m的高空以v=200m/s的速度水平飞行，为使飞机投放物资到地面上指定地点A，则飞机应在距指定地点多远的地方开始释放物体？g=10m/s2

实验演示
课后作业：
思考：如果物体被抛出时速度方向沿与水平方向成α斜向上，我们可以怎么处理物体被抛出后的运动？