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教学设计案例——《研究平抛运动》教学设计

【教材分析】
本节课是选自人教版普通高中课程标准实验教科书《物理2》（高一下）第五章第四节的内容。“研究平抛运动”这节课的实验属于探究性实验，而不是验证性的。
探究活动必须符合逻辑，探究结论的获得应该有一个递进的线索，教科书采用了先探究平抛运动竖直方向的特点，在获得结论之后，利用竖直方向做自由落体运动的结论，进一步探究平抛在水平方向运动的特点。这样处理，有利于学生形成正确的逻辑思维，使学生在自己的知识基础上，通过实验和逻辑分析，一步一步“侦破”平抛运动的奥秘。尽管实验装置和传统做法有很大的区别，但实验的功能和教学线索却截然不同。
这一节要探究的内容比较丰富，在运动的合成与分解的基础上，给出了什么叫平抛运动后，提出了要探究的问题：探究平抛运动的特点。探究的过程既有实验现象的观察，又有分析，推理的过程。还要将实验现象与分析，推理结合起来，探究出平抛运动在竖直方向和水平方向的运动规律。实验的手段上既有传统的仪器演示实验，又有自制仪器或组装的仪器进行的实验，教材中也介绍了使用数码相机或数码摄像机这种现代科技手段探究平抛运动的规律。既有教师实验，又有学生实验。体现了广阔的动手和动脑并重的探究问题的思路，给教师和学生开阔了充分发挥才智的天地。
【学情分析】
高一学生的认知水平趋于完整的阶段，此时他们的求知欲望强烈，理性思考问题的方式应运而生，因此他们善于发现问题，提出问题，思考问题，探索问题，这对于本节课的探究实验课具有举足轻重的作用；学生在学习的过程中，要明确这节课的学习目标，带着这个目标去探究，不要盲目地去做；在原有匀速运动和自由落体运动的基础上，去学习平抛运动，和原来的知识结构进行整合。用运动的合成与分解去理解平抛运动，抓住平抛运动的水平方向和竖直方向两个效果。
【教学目标】
知识与技能
1. 探究平抛运动的特点是水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。
2. 通过实验得到平抛运动轨迹。
3. 会推导初速度表达式，并会计算初速度。
过程与方法
1. 体会平抛运动规律的探究过程，体会运动的合成与分解在探究平抛运动规律中的应用。
情感、态度与价值观
1. 通过实验探究平抛运动的规律，让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探究规律，使学生始终处于积极探究知识的过程中，达到最佳的学习心理状态。
2. 充分利用实验，激发学生学习的兴趣，增强学生求知的欲望。
【重点难点】
重点：平抛运动规律的探究过程。
难点：准确得到平抛运动的轨迹。
【教法学法】
实验法，探究法，讨论法，多媒体辅助教学法等。
【教具学具】
斜槽，木板，白纸，钉子，铅笔，钢球，照相机，尺子等。
【教学流程】
环节一：回顾旧知，导入新课
师：①平抛运动的轨迹是什么曲线？
②平抛运动有什么特点？
③怎样分析平抛运动？
生：①轨迹是抛物线。
②初速度水平，只受重力。
③水平方向、竖直方向两个运动。
师（演示）：将两个相同大小的粉笔头从桌面同一位置以不同速度抛出，观察粉笔头落地点有何不同。
师：该演示说明什么？
生1：初速度不同，粉笔的落地点不同。
生2：初速度大的粉笔，落地点远一些。
生3：初速度不同的两个粉笔在空中的运动轨迹不同。
..........
师：同学们说的都有道理，从不同方面来看，有不同的发现。那么，这一节我们先研究平抛运动轨迹。
设计意图
通过回顾旧知，使已有的知识在学生头脑中重现，起到巩固知识的作用。通过一个简单演示提出问题，引入本节第一个探究项目，激发学生有目的地去进行探究。
环节二：实验探究，体验过程
一． 平抛运动的轨迹（选择教材参考案例二）
1. 探究目的
描绘平抛运动轨迹。
2. 准备探究
a.仪器准备
b.原理分析
从喷嘴射出的水柱为什么是稳定的？（从压强方面解释）
c.注意事项：分析处理轨迹时，要取离喷口较近的一段曲线。
师（提问）：为什么要这么做？
给出原因：①离喷嘴越远，水珠间距离越大；②由于空气阻力，水柱的轨迹会逐渐偏离平抛曲线。
d.实验过程
学生设计、操作实验。
预案：①将坐标格（边长取2〜3cm）画在透明胶片上（边长约30cm）。
②取该胶片为背景，使喷口在方格区内且保持水平。
③喷水，并在胶片背面平视描点（6个以上），动作要准而快。
④取下胶片用平滑曲线将各点连成线，分析形成曲线的特点。
师：用实验方法描述出的曲线看上去是抛物线，如何判断它真是抛物线？
生1：描出曲线后和实验过程中观察到的水流轨迹相比较，印证实验结论。
生2：用数学方法得到运动轨迹方程。
设计意图
利用实验的教学方法比较直接，学生可以清楚地看到水流呈现的抛物线轨迹。为成功地观察到抛物线图像，体现探究成果，应让学生避免一些没必要的错误。将观察与分析推导相结合，培养学生实验观察与数学推理结合运用的科学方法。
环节三：实验设计，追寻实验
二、平抛运动的初速度
师：平抛运动是水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动；不同运动物体的抛物线形状是不同的，原因是什么？
生1：可能和平抛运动的高度有关。
生2：可能和平抛运动的初速度有关。
.............
师：很好，同学们有那么多的猜想，是不是都有道理呢？那让我们依次通过实验和数学方法来验证同学们的猜想，看看到底哪个是我们所要追寻的？
(验证中...........)
师：既然速度是影响抛体轨迹的因素，那么我们要研究平抛运动的初速度，对照实验得到的抛物线图像，怎样计算初速度？请同学们设计一个方案，看看是否可行?
生1：在得到的实验抛物线图中任意找两点，用尺子量出这两点间的水平距离l，在实验的时候记录下小钢球经过这两点的时间t，所以抛体的初速度v=l/t.
生2：根据两个分运动的等时性，在两个方向分别取相等时间段内的几段位移，比较位移关系。
师：现在有两种方案，同学们觉得哪种方案更好？说出你的理由。
生1：第一种方案更好，操作简单。
生2：第二种方案更好，准确性好。
生3：两种都好，理论上都可行。
师：很好，那么同学们还有什么其他方法吗？请同学们课后思考下。
设计意图
探究性实验能引起学生思考，自主探究新知，明确初速度是研究平抛运动的重要环节和必备物理量。接着让学生自主设计实验，通过实验描绘的坐标图进行数学推理，使学生更深入地理解平抛运动的两个分运动的特点。

环节四：课后练习，巩固新知
教师总结出这节课的要点，然后和同学一起回忆这节课学了哪些内容，然后根据学生的学习情况，布置相应难度的作业。作业的数量和质量必须符合课程标准和教材要求，教师可以从学生的作业情况中了解到学生的接受知识的情况，为今后的教学模式进行适当的调整。
设计意图
教师布置相应的作业是为了让学生巩固知识，训练技能，培养能力和发展思维，通过作业学生可以更加了解平抛运动的水平方向和竖直方向两个方向的运动规律，学会如何用所学的知识去解决现实生活的问题，真正做到从书本中学习，用于生活。

【板书设计】
第四节．研究平抛运动
一、 平抛运动的特点
1. 平抛运动的定义：
2. 平抛运动的特点：
①水平方向：匀速直线运动
②竖直方向：自由落体运动
二、 平抛运动的轨迹
实验探究 教材P12参考案例2
三、 平抛运动的初速度
设计几种可以算出平抛运动初速度的实验方案
四、 课堂总结
本节课的主要内容包括：
①如何得到平抛运动的轨迹，并会判断其轨迹是抛物线。
②如何推导平抛运动的计算公式（平抛运动的初速度）。

教学设计案例——《研究平抛运动》教学设计