高中物理人教版必修二第五章 《实验：研究平抛运动》教学设计

《实验：研究平抛运动》教学设计 本节教学内容的基本特点： 本节是学生动手实验，通过学生实验描绘平 抛物体运动的轨迹，在此基础上研究平抛运动的特点。由于有很多的实 验方案可 以选择，这为学生探究提供条件。同时本节涉及很多的物理思 想和物理方法，是 运动学和动力学知识在平抛运动中的具体应用，可以 多方面培养学生能力，提高 学生科学素养。 本节内容在章或单元中的地位：本节是一个重要的学生实验，既是用牛 顿定律解 决问题的方法第一次在曲线运动中的具体应用，也是上一节中 运动的合成与分解 方法的延续和应用，由于是学生实验，为培养学生的 动手动脑能力和科学素养提 供很好的机会，教师应充分重视此节课。 教学的总体目标、学生的情况：本节课主要采用的启发式教学方式和问 题探究的 教学模式，逐步引导学生认识事物的本质。 在描绘平抛运动的轨迹，研究平抛运动的特点的过程中，求初速度是利 用物理理 论知识，但如何准确描绘出轨迹则是关键。学习中，老师引导 学生多设计一些实验方案，鼓 励学生创造新的、简易可行的实验方法， 可以是成品仪器，也可以用常见的日常用品 组成实验器材，从实验方法 上可能既有简单、原始的实验方法，也可能有应用现代科 技手段数码相 机的方法，并且引导学生对不同方法进行比较， 分析不同实验的优缺 点, 同学们通过分析比较，选出本次实验描绘平抛运动物体轨迹的方法。再 在此基础上学 生动手实验，描绘平抛运动的轨迹，并利用得到的平抛轨 迹，研究平抛运动的特点。 教学过程中的关键环节： 本节课主要分为三大部分： 一是引导学生设计一些实验方案，通过交流，分析比较各实验方案的优 点和不足，并 据此和实验资源选择恰当的实验方案； 二是根据选择的实验方案，学生动手实验，描绘平抛运动的轨迹； 三是利用得到的平抛运动的轨迹，研究平抛运动的特点。 知识与技能： (1)知道平抛运动的条件和相应控制方法； (2)知道用实验获得平抛运动轨迹的方法; 设计思想 三维 教 学目标 （3） 知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法； （4） 知道测量初速度时需要测量的物理量； （5） 会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。 过程与方法： （1） 通过学生设计实验，体会物理问题的探究思想和实验设计思想，了 解 设计实验的基本方法； （2） 会用运动合成与分解的方法分析抛体运动； （3） 进一步掌握可以根据物体初速度和受力确定物体的运动规律； （4） 体会并理解在平面上应用牛顿定律的方法； （5） 学会化曲线为直线的物理思想和方法。 情感态度与价值观： （1） 鼓励学生去创新和实践，提倡多动脑、动手的创新精神，激发学生 创 新意识，对学生进行创新意识和创新品德的培养； （2） 在探讨实验方案时，不冋学生可能有不冋的想法，学生的特长和爱 好可以充分发挥，让学生体验到提出问题和分析问题的愉悦； （3） 培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望， 养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯； （3） 在上一节对平抛运动规律的学习的基础上， 通过这一节学生的动手 实 验，将感性认识和理性思维相结合，使学生获得成功的体验； （4） 体会物理之美，仪器之美。 教学重点 描绘平抛物体运动的轨迹；研究平抛运动的特点 教学难点 描绘平抛物体运动的轨迹 教学资源 课文图 5. 4 — 2 所示器材，或课文图 5. 4—3 所示的器材，或平抛实验 仪；斜 槽、木板、白纸（可先画上坐标格或用坐标纸）支架等；刻度尺， 数码相机，开 口玻璃瓶，两个直玻璃管，吸管帽，红墨水等 教法设计 启发式教学，探究模式 课时安排 1 课时 生活实例中的留迹法？物理留迹法？实验方案设计、分析与选择 ？学生动手 教 学流程图实验？得到轨迹点或照片 ？描绘轨迹？判断轨迹？应用轨迹求初速度 ？课堂 总结与回顾 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 提问：你们旅游过吗？请一位冋学 回忆，思考并回答问 创设轻松愉 描述某次旅游经过的主要地点。 题 快的情景 课题引入： 简单介绍 板书学生所述地点图，用粉笔将这 学生讨论，设计实验 让学生体会 “留迹法” 些点连起来，得到旅游路线图。 万案 “留迹法” 在日常生活 在日常生活 中的价值和 小结：两种轨迹图对应两种绘轨迹 学生交流方案， 中的价值和 应用，及其 方法 粉笔的完整轨迹和旅游冋 应用，及其 在本节课中 学的由一系列点得到的旅游路线 1 •指出各方案的优 在本节课中 的应用 (轨迹)图。日常生活中还有成长 占 八、、： 的应用—— 日记，生活日记，森林迷路时做标 重视方法 记…… 2 •指出各方案的不 生发散思 足， 维，创新精 平抛运动在空中一瞬即逝，优美的 神 曲线随即成为历史，没有留下什么 3.如何改进方案 具体的可供操作的东西，无法研究 交流中培养 平抛运动。要详尽研究平抛运动的 简单，方便，但在确 学生语言表 特点，必须先得到其运动轨迹。 定轨迹点时误差大， 达能力，分 第一部分 可以加竖直线减小误 析问题的能 提问：我们如何得到平抛物体的运 差 力，培养学 实验方案探 动轨迹？可以从上述两种留迹法得 生合作与交 讨： 到启发吗？请设计实验方案。 流的精神， 如果能保证初速度水 质疑精神和 学生设想各 学生提出的方案可能有以下几种， 平，用数码照相机拍 坚持原则， 种对于平抛 引导学生分析各个方案： 照，效果可能很好(提 求真务实的 运动的留迹 供器材) 态度 法，并相互 (1)小球碰铅笔尖法：教材 P12— 交流讨论不 参考案例 1 (下图) 同方法的优 图象准确，但将不同 鼓励学生去 点和不足， 图片合一需要计算机 创新和实 (2)细水柱法，P12—参考案例 2 技术 践，提倡多 同学们通过 动脑、动手 分析比较， (3)连拍照片法，教材 P12—参考 的创新精 选出本次实 案例 3 神，对学生 验描绘平抛 方法简单，轨迹准 进行创新意 运动物体轨 (4)用相机增长曝光时间，得到一 确，但长度有限，处 识和创新品 迹的方法。 段轨迹的照片 理不方便 德培养过 程，激发学 (5)过纸板小孔法， 生创新意识 第二部分 学生动手实 验： (6)碰撞实验器，教师介绍仪器 (8)磁粉板留迹法(完整轨迹) 简单，方便，让小球 速 度垂直通过小孔可 以减 小误差 仪器设计巧妙，误差 较 小，考虑比较全面 体会物理方 法与生活的 紧 密联系 在选出本次 体会此仪器 实验描绘平 总结： 的优点，体 抛运动物体 着重理解铅垂线，水 会物理之美 轨迹的方法 1 •好的实验设计应兼顾哪些问题？ 平仪，挡板的作用 的基础上学 注重物理冋 生动手实 归纳总结：安全(人身和仪器)、成 题的探究思 验，描绘平 功率高、仪器简单，操作容易、误 完整的轨迹，但轨迹 想和实验设 抛运动的轨 差小、效率咼，可重复性强等等； 不清楚 计思想，了 迹 解设计实验 2 •根据不冋方案的分析，结合本校 的基本方法 实际，选择恰当的方案一一我们用 学生思考，体会 碰撞实验器，和细水柱法。 借助 PPT 文件，显示下列问题 讨论并回答： 众中选优原 则和联系实 为在实验中得到较准确的轨迹，请 际的原则 思考下列冋题： 学生动手操作实验 1 •我们的研究对象是什么？如何控 用碰撞实验器， 制其条件？ 知道平抛运 第三部分： 细水柱法 动的条件和 2 .如何保证每次实验 vo 相同？ 相应控制方 研究平抛运 法 动特点：利 3.小球平抛的抛出点在哪？如何确 学生处理轨迹图象和 用得到的平 定？ 处理数据，得出结论 抛轨迹： 4 .实验中与斜面轨道不光滑有关 通过分一系 1 •判断平抛 吗？为什么？ 列思考题， 运动的轨迹 方法 1:用碰撞实验器 加深对实验 是不是抛物 5 •根据得到的实验轨迹点，如何描 得到的轨迹 原理的理 线； 绘平抛运动的轨迹？ 解，为后面 在画出的 x 轴上由 0 的动手实验 6 •实验需要哪些器材或仪器？ 点起取等距离的点， 作好准备 A1 , A2 , A3 , A4 , 教师个别指导，随时解答学生遇到 再由轨迹曲线测量出 的问题 各点所对应的下降的 高度，看这些高度的 培养学生动 2 •计算平抛 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛 比值是否近似等于 1 : 手动脑能力 物体的初速 物线？ 4 : 9……从而检杳实 度 验的结果误差的大 会处理实验 小。 操作结果，进 一步理解 实 验原理 方法 2:用细水柱得到 的 照片： 用事先做好的方格图 知道判断运 课堂练习 套在图片上，可以快 动轨迹是否 速检验如图 是抛物线的 方法 y —- x2 图，判断是否 是 过原点直线 进一步强调 课堂小结 根据坐标中轨迹上某 物理思想和 点的 xy，结合下式可 方法一一- 求 Vo, 化曲线为直 线 提冋：还有什么方法知道得到的轨 迹是 否是抛物线？ 2.计算平抛物体的初速度： 会用运动合 成与分解的 (1)测量初速度时需要测量的物理 方法分析抛 量有哪些？ 体运动 (2)如何推导平抛初速度的表达 式？ 得出实验结论： 理解实验目 的，知道实 (3)计算平抛运动的初速度 (1)实验得到的轨迹 验的意义，培 养科学素 这节课你学到了什么？能否设计更 好的 实验方案？此节课我们用到了 是否是抛物线； 养 哪些物理方法和思想？ (2)平抛物体的初速 度 多大。 思考，计算，得出结 论 并且课后动手实验 思考，回答 课堂评价：课堂引入新颖，把物理和生活实际联系起来，不枯燥，源于生活，用于 生活，学 生学习轻松有趣。此课是实验课，所以在在培养学生能力方面做了很详细的设 计与安排，既有实 验方案设计，又有实际动手操作，还有对操作结果的处理，充分体现 以学生为主体，培养学生能 力的教学思想，同行强化物理仪器设计中的每个细节，既可 以让学生对物理知识知其所以然，还 能让学生意识到细节的价值，要关注细节。在处理 实验时，由于学校的平抛演示仪器比较陈旧， 误差很大，所以用数码相机照下细水柱的 平抛运动轨迹，再对照片进行处理，取得了非常好的效 果，同时可以以此激发学生创新 实验，关注生活，充分利用资源的兴趣。