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2019-2020年高中物理運動的合成與分解教案粵教版必修2 一、學習任務(wù)分析 本節(jié)課內(nèi)容是學生學習曲線運動的起始篇，是學生在學習研究了勻速直線運動，勻變速直線運動，自由落體運動等較簡單的直線運動后從定量研究直線運動規(guī)律進入定量研究曲線運動規(guī)律的轉(zhuǎn)折點。通過本節(jié)的學習研究，使學生學會如何用平面坐標系和圖解法描述曲線運動，如何通過運動的合成與分解，把運動物體實際表現(xiàn)的復雜運動分解成兒個簡單的分運動，從而利用研究分運動的性質(zhì)和軌跡來確定物體實際表現(xiàn)的運動的性質(zhì)和軌跡。同時通過本節(jié)的學習，鞏固矢量合成的一般法則即平行四邊形定則，進一步強化矢量運算的可逆性和等效性原理。 二、學情分析 1、知識結(jié)構(gòu)上，學生在物理方面已經(jīng)學習了物體的勻速直線運動和勻變速直線運動規(guī)律，以及力的合成與分解的平行四邊形定則，在數(shù)學方面，已經(jīng)學習了直角坐標系等基礎(chǔ)知識，具備解決物體在平面內(nèi)運動問題的知識基礎(chǔ)，在能力結(jié)構(gòu)上，對于如渡河問題也有一定的感性體驗和理性認識，所有這些構(gòu)成學生本節(jié)課的學習基礎(chǔ)。 2、學生對一個物體實際的復雜運動可以看作是兩個簡單運動的組成的認識在理解上還很抽象，對物體運動的位移、速度、加速度的矢量性，并能利用平行四邊形定則合成與分解沒有感性認識，不能很好區(qū)分實際例子中物體合運動和分運動，同時還對物體在兩個方向的運動是相互獨立的還存在疑問，這就要求教學中必須提供來源于生活中的大量事例和能進行探究的實驗素材，幫助學生提升感性認識，內(nèi)化解決問題方法，提高解決問題能力。 三、教學目標 （一）知識與技能： l、在一個具體問題中知道什么是合運動，什么是分運動；知道合運動和分運動具有等時性，獨立性。 2、知道什么是運動的合成，什么是運動的分解，理解運動合成和分解遵循平行四邊形定則。 3、會用作圖法和直角三角形知識解決有關(guān)位移和速度的合成、分解問題，理解合運動是由分運動組成的，分運動的性質(zhì)決定合運動的性質(zhì)和軌跡。 （二）過程與方法： 1、利用船渡河提供的物理情景，引導學生建立直角坐標系描述小船的運動。培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)學工具解決問題能力；假設(shè)水不流動，想象船的分運動;假設(shè)船的發(fā)動機停止工作，想像出船隨水而動的另一個分運動。培養(yǎng)學生的想象能力和抽象思維能力。 2、通過運動獨立性的實驗探究，培養(yǎng)學生理論與與實踐相結(jié)合的理念和能力，讓學生經(jīng)歷實驗、作圖、討論、交流的過程，在知識的發(fā)現(xiàn)和能力的形成過程中體驗成功的樂趣。 （三）情感態(tài)度與價值觀： 1、充分發(fā)揮學生的自主性，引導學生主動發(fā)現(xiàn)問題，合作交流問題，構(gòu)建良好的認知結(jié)構(gòu)。激發(fā)對科學的求知欲，增強將自己的見解公開并與他人交流的欲望，認識交流與合作的重要性，有主動與他人合作的精神。 2、使學生受到科學方法的訓練，培養(yǎng)學生的觀察能力和實驗?zāi)芰?，學會自主學具有敢于堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學態(tài)度和科學精神。 四、教學重點難點分析 重點：明確一個復雜的實際物體運動可以等效為兩個簡單的運動，理解運動合成、分解的意義和方法。 難點：1、具體實際問題中合運動和分運動的判定。 2、分運動和合運動的矢量性和獨立性。 五、教學媒體運用 1、演示合運動與分運動關(guān)系實驗裝置 2、研究運動獨立性的實驗裝置 3、PPT教學演示課件、視頻錄像剪接、計算機、投影儀。 六、教學流程 復習 歸納 什么是合運動，什么是分運動 處理曲線運動的數(shù)學方法 合運動與分 運動關(guān)系 實驗探究1實驗探究2 理論分析 推理探究 實踐應(yīng)用 知能落實實際應(yīng)用思考討論 情境 播放視頻 錄像剪接 引入新課 提出 問題2 提出問題3 提出 問題1 七、教學程序設(shè)計 教學 程序 教 師 活 動 學生活動 教學 資源 設(shè)疑激趣 新 課引 入 【播放視頻錄像剪接】體育運動中的投擲，足球等運動項目。 【設(shè)疑激趣】體育運動中的投擲項目，你知道怎樣才能投擲更遠嗎？如果你是足球運動員，你知道怎樣才能準確射中球門？ 學生觀看視頻錄像剪接 學生思考教師設(shè)問 視頻錄 像剪接 【播放視頻錄像剪接】小船渡河 【設(shè)疑激趣】你知道怎樣才能使小船在最短時間過河嗎？你知道怎樣才能使小船渡河的距離最短嗎？ 由以上視頻錄像剪接引出課題“第三章：拋體運動” 【板書】第三章：拋體運動 第一節(jié)：運動的合成與分解 新 課 教 學 新 課 教 學 新 課 教 學 新 課 教 學 新 課 教 學 新 課 教 學 新 課 教 學 新 課 教 學 問題提出 引導學生提出問題。 1．研究曲線運動問題為什么不能用一維坐標軸？為此建立什么坐標系才能研究曲線運動？ 2．什么是合運動，什么是分運動？ 3．合運動與分運動有什么關(guān)系？ 學生討論并提出問題。 解決問題1：處理曲線運動的數(shù)學方法 t 1、引導學生復習：物體在一條直線上運動時，可以沿這條直線建立一個坐標系，分析歸納描述一維運動的數(shù)學方法。 【板書】物體在一條直線上運動時，可以沿這條直線建立一個坐標系， 2、利用小船過河圖片，引導學生研究：物體 在一個平面上運動時，可以建立一個平面直角坐標系，分析歸納描述二維運動的數(shù)學方法。 1、學生分別寫出： 如果取t=0時刻物體位置坐標為x=0, 且規(guī)定物體運動方向為正方向，則物體在做勻速直線運動時 物體位移表達式為x=vt 物體做勻加加速直線運動時 物體位移表達式為 物體做自由落體運動時 經(jīng)過任意時刻t后位移為， 2、學生小組交流：描述小船過河的運動，可以這樣建立坐標系，以運動開始時小船的位置為原點，以沿河岸和垂直河岸方向為x軸和y軸的正方向。 解決問題2：區(qū)分什么是合運動。什么是分運動 多媒體 課件 1、引導學生分析小船渡河問題： （1）假如河水不流動而船在靜水中沿AB方向行駛，經(jīng)一段時間將從A運動到B。 （2）假如船的發(fā)動機沒有開動，而河水流動，那么船經(jīng)過相同一段時間將從A運動到A′。 （3）船在流動河水中開動，同時參與上述兩個運動，船經(jīng)相同時間從A點運動到B′點， 【板書】物體合運動與分運動意義 如果一個物體同時參與兩個運動，則這兩個運動稱為分運動，物體實際的運動稱為合運動 學生小組討論，畫圖： （1）畫出假如河水不流動而船在靜水中運動軌跡圖 （2）假如船的發(fā)動機沒有開動，而河水流動時船的運動軌跡圖 （3）如果船在流動河水中開動，船的運動軌跡圖 學生小組討論小結(jié)得出合運動和分運動的含義： 如果一個物體同時參與兩個運動，則這兩個運動稱為分運動，物體實際的運動稱為合運動。 解決問題3：合運動與分運動關(guān)系 合運動與分運動實驗裝置 （學生課前小制作） 1、合運動與分運動的矢量性 （1）提供合運動與分運動裝置 （2）引導學生分析實驗： 運動軌跡3是蠟塊的合運動，運動軌跡1和運動軌跡2是分運動。 以軌跡1的位移x和軌2的位移y為鄰邊作平行四邊形，其所夾的對角線的大小與方向與軌跡3的位移重合，表明分位移、合位移的關(guān)系遵循平行四邊形定則。 根據(jù) 將合運動與分運動位移平行四邊形等比例縮小t倍，其平行四邊形關(guān)系仍然成立。即物體運動的合速度與分速度關(guān)系也遵循平行四邊形定則 回顧合力和分力運算法則，得出推論，一切矢量關(guān)系運算都遵循平行四邊形定則。 【板書】合運動和分運動的位移、速度、加速度關(guān)系遵循平行四邊形定則。 2、分運動的獨立性 （1）提供實驗裝置 （2）引導學生分析： 改變小球P的高度，兩小球仍然發(fā)生碰撞，說明兩個小球在豎直方向距離的變化，雖然改變兩球相遇時小球P在豎直方向速度分量的大小，但并不改變小球P在水平方向的速度分量的大小，也就是說小球在豎直方向的運動并不影響它在水平方向的運動，即物體的兩個分運動是獨立的。 【板書】組成物體運動的分運動之間的位移、速度、加速度關(guān)系是獨立的。 學生實驗： （1）在一端封閉、長約lm的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個紅蠟做的小圓柱體，將玻璃管的開口端用膠塞塞緊，并用大頭針將蠟塊與膠塞固定 （2）以蠟塊開始運動位置為原點。建立平面直角坐標系， （3）保持蠟塊與玻璃管相對位置不變，將玻璃管沿x軸正向勻速移動，描繪出蠟塊運動軌跡x。 （4）保持玻璃管不動，拔出大頭針，使蠟塊沿玻璃管勻速沿y軸正方向移動相同時間，描繪出蠟塊運動軌y （5）使蠟塊和玻璃管保持原有速度同時沿xy坐標軸勻速運動相同時間，描繪蠟塊運動軌跡s。 學生實驗： （1）兩個相同的弧形軌道M、N ，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，從而保證小鐵球PQ在軌道出口處的水平初速度UO相等。 （2）將小鐵球P.Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗結(jié)果是兩小鐵球同時到達E處，發(fā)生碰撞。增加或者減小軌道M的高度，再進行實驗，結(jié)果兩小鐵球總是發(fā)生碰撞。 實踐應(yīng)用 知能落實 降落傘下落一定時間后的運動是勻速的。沒有風的時候，跳傘員著地的速度是5m/s,現(xiàn)在有風，風使他以4m/s的速度沿水平方向向東移動，問跳傘員將以多大的速度著地?這個速度的方向怎樣? 實際應(yīng)用 例2一只小船橫渡小河,小河寬為d， 若船對靜水的恒定速度為v1 河水的流速為v2，且v1> v2。 （1）若使小船渡河時間最短，船頭應(yīng)對什么方向，最短時間是多少？ （2）若使小船渡河距離最短，船頭應(yīng)對什么方向，所需時間是多少？ 思考討論 例3：在玻璃板生產(chǎn)線上, 需要將毛坯玻璃切割成統(tǒng)一尺寸的玻璃成品. 玻璃在流水線上不停滯地被切割, 切刀要在運動中將玻璃橫向切斷. 如果毛坯玻璃以4m/s的速度在生產(chǎn)線上不斷地向前移動, 金剛石切刀的移動速度為8 m/s, 為了將玻璃切割成矩形, 金剛石切刀的移動方向如何控制? 切割一次寬為9 m的玻璃需要多長時間? 作出切刀合速度與分速度示意圖： 學生小組討論分析： 跳傘員在有風時的運動，是為降落傘無風時勻速下降的和參與風運動的合運動，對應(yīng)是速度為合速度。 建立水平向東和豎直方向的坐標系，作出兩個分速度矢量的示意圖 利用平行四邊形法則和勾股定理求得 設(shè)著地速度砂地與豎直方向的夾角為，則 查三角函數(shù)表 讓學生充分討論，猜想，發(fā)表看法。由于小船渡河速度全部取 自本身發(fā)動機提供的速度v1，當v1即船頭與垂直河岸時，渡河所用時間最短。 最短時間 ； 若使小船渡河距離最短，則小船實際的運動軌道必須與河岸垂直，也就是小船合運動方向與河岸垂直時，小船渡河的距離最短。 建立沿河岸方向和垂直河岸方向直角坐標系，設(shè)v1與y軸夾角為，由平行四邊形和勾股定理求得 引導討論： 金剛石切刀的移動速度v=8 m/s 指的是金剛石切刀的移動的實際速度也就是合速度， 為了使切刀將玻璃切割成矩形，金剛石切刀必須參與的第一個分運動保證在流水線方向與玻璃相對靜止，即 第二個分運動v2必須保證與玻璃板邊沿垂直。 學生課下獨立完成計算。 小 結(jié) 與 作 業(yè) 學生小結(jié)： 1、處理一個平面內(nèi)物體的運動可以建立平面直角坐標系 2、物體實際的運動為合運動，組成合運動的幾個運動稱為分運動。 3、合運動與分運動之間具有等時性，矢量性，獨立性 作業(yè)：1、課本P48頁作業(yè)； 八、教學設(shè)計點評 本節(jié)課利用 “任務(wù)驅(qū)動”教學模式，以學生為主體，教師為主導，使在學生原有知識和技能的基礎(chǔ)上，通過以預設(shè)問題為開始，實驗，分析、探究、歸納、總結(jié)為過程，最后解決和提出新問題為結(jié)束的三階段循環(huán)，師生共究，交換信息，最終達成構(gòu)建學生新的認知結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。 本節(jié)課在教學的開始，通過播放視頻錄像剪接預設(shè)了解決拋體運動和渡河問題兩個教學目標，設(shè)疑激趣，目標明確，能充分調(diào)動學生學習積極性和主動性，表現(xiàn)了物理學科理論價值和技術(shù)價值。滲透了高中物理課程的教育功能在于提高全體學生的科學素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展、使其今后能應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)的核心理念。 在探究渡河問題的合運動和分運動的關(guān)系的教學中，本節(jié)課首先利用控制變量的方法，使學生理解合運動和分運動的關(guān)系，突破學生概念模糊、空間想象力缺乏的學習困難，在探究合運動和分運動的矢量性實驗中，要求學生課前利用小制作的方法制作器材，變演示實驗和小組實驗，解決了實驗的可視性較差的問題，在實驗結(jié)果的分析中借助于學生已具備的驗證力的平行四邊形定則的方法，突顯了運動位移，速度，加速度的矢量性， 為了使學生體驗運動的獨立性，教學中使用了弧形軌道球碰撞實驗，通過使兩個小球在豎直方向距離的變化，改變兩球相遇時小球P在豎直方向速度分量的大小，但并不改變小球P在水平方向的速度分量的大小，也就是說小球在豎直方向的運動并不影響它在水平方向的運動，說明了物體的兩個分運動是獨立的結(jié)論，由于小球運動較快，學生不容易觀察到小球是否有碰撞，實驗中可以設(shè)計利用頻閃光源現(xiàn)場拍攝的辦法獲得照片，再進行處理。 本節(jié)課在實踐應(yīng)用中，關(guān)注學生知能落實，強調(diào)知識實際應(yīng)用，將課堂教學延伸到課外，體現(xiàn)了培養(yǎng)學生的科學探究能力、自主學習能力、實踐能力以及解決問題的能力新課程目標。