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2019版高中物理 專題5.3 實驗：研究平拋運動教學(xué)設(shè)計 新人教版必修2 教材分析 本節(jié)內(nèi)容重點應(yīng)落實在“探究”上而不是“規(guī)律”上，課堂教學(xué)過程以探究為主要線索。讓學(xué)生體驗掌握化曲為直，化繁為簡處理曲線運動的基本方法。 探索規(guī)律總是從問題入手，建立模型、大膽猜想、實驗驗證、得出總結(jié)規(guī)律的過程。通過本節(jié)探究不僅掌握了處理平拋運動的方法，同時也是處理其他曲線運動和處理未知問題的一般思路和方法。 物理概念和物理規(guī)律的形成是由現(xiàn)象到本質(zhì)的過程，對它們的理解和掌握不可能一蹴而就，怎樣才能夠讓學(xué)生不是機械化的記住，而是真正理解其實質(zhì)所在，將是這節(jié)課要突破的難點。因此采用實驗探究的方法，讓學(xué)生先通過理論分析和猜想，再通過設(shè)計實驗方案和細致的實驗及仔細的觀察，采用對比平拋運動和自由落體運動找到豎直方向為自由落體運動。通過對運動軌跡分析，歸納得到平拋運動水平方向為勻速運動。由于實驗包含的規(guī)律往往隱藏在較深的層次，需要學(xué)生去挖掘，因此這一部分的自主探究活動可以讓學(xué)生親自感受到實驗探究問題的過程，正是對學(xué)生觀察、分析、歸納等各項綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。 自主探究以學(xué)生為主體，課堂探究教師要配合學(xué)生活動并給予指導(dǎo)，在描繪平拋運動軌跡時方法很多：水平噴出恒定的水流、平拋演示儀演示、火花描繪跡、頻閃照相、數(shù)碼照相和數(shù)碼攝相等，教師可以采用追問并予以指導(dǎo)使設(shè)計方案逐步完善。 1．本節(jié)內(nèi)容是通過實驗探究平拋運動的規(guī)律，它既是前一節(jié)運動的合成與分解方法的具體實踐應(yīng)用，也是后一節(jié)拋體運動的規(guī)律得出的前提，更是學(xué)生自主設(shè)計、探索的好素材，在本章中有著重要的地位。 2．《課程標準》要求學(xué)生會用合成與分解的方法分析拋體運動；能分別以物體在水平方向和豎起方向的位移為橫坐標和縱坐標，描繪做拋體運動的物體的軌跡。要求學(xué)生知道平拋運動的受力特點；知道用實驗方法得到平拋運動軌跡的方法；理解確定平拋運動在水平方向做勻速直線運動、豎直方向做自由落體運動所用的方法；知道水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的獨立性和同時性；體會研究曲線運動的基本方法。 3．平拋運動知識在初中不曾出現(xiàn)過。 學(xué)情分析 1．通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了合運動、分運動以及運動的合成與分解所遵循的規(guī)律；知道了運動的合成與分解是處理曲線運動的基本方法；通過一個多學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了初步的實驗設(shè)計能力和實驗操作能力；已經(jīng)能用數(shù)碼相機來研究物體的運動。 2．學(xué)生可能遇到的困難：設(shè)計不出驗證平拋運動在豎直方向是自由落體運動的實驗裝置。 3．學(xué)生在學(xué)習(xí)中可能會采取的學(xué)習(xí)策略：分組討論，向教師尋求幫助，實驗探索，總結(jié)反思等。 設(shè)計思想 1．設(shè)計思想：本節(jié)課的教學(xué)力求貫徹新課程體驗，采用探究式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究形成對拋體運動的認識；讓學(xué)生在獲得知識的同時，體驗科學(xué)探究過程，了解科學(xué)研究方法，發(fā)展探索自然的興趣與熱情，培養(yǎng)實驗探究能力和交流協(xié)作能力。 2．理論依據(jù)：探究教學(xué)理論、《物理課程標準》中的課程基本理念和科學(xué)探究及物理實驗?zāi)芰σ蟆? 3．設(shè)計特色：本節(jié)課是以實驗設(shè)計和實驗操作為主的探究教學(xué)，它改變了幾個傳統(tǒng)實驗的教學(xué)功能。 教學(xué)目標 【知識與能力】 1．知道平拋運動的條件及相應(yīng)控制方法； 2．知道用實驗獲得平拋運動軌跡的方法； 3．知道判斷運動軌跡是否為拋物線的方法； 4．知道測量初速度時需要測量的物理量； 5．會推導(dǎo)初速度的表達式，會計算平拋運動的初速度。 【過程與方法】 1．觀察現(xiàn)象→初步分析→猜測實驗研究→得出規(guī)律→重復(fù)實驗→鑒別結(jié)論→追求統(tǒng)一； 2．利用已知的直線運動的規(guī)律來研究復(fù)雜的曲線運動，滲透物理學(xué)“化曲為直”“化繁為簡”的方法及“等效代換”正交分解”的思想方法； 3．在實驗教學(xué)中，進行控制的思想方法的教育：從實驗的設(shè)計、裝置、操作到數(shù)據(jù)處理，所有環(huán)節(jié)都應(yīng)進行多方面實驗思想的教育，“實驗的精髓在于控制”的思想，在乎拋物體實驗中非常突出。如裝置中斜槽末端應(yīng)保持水平的控制；木板要豎直放置的控制；操作上強調(diào)小球每次都從斜槽同一高度處由靜止開始釋放的控制；在測量小球位置時對實驗誤差的控制等。 【情感態(tài)度價值觀】 通過重復(fù)多次實驗，進行共性分析、歸納分類，達到鑒別結(jié)論的教育目的，同時還能進行理論聯(lián)系實際的教育。 教學(xué)重難點 【教學(xué)重點】 平拋運動實驗的設(shè)計、裝置、操作及數(shù)據(jù)處理。 【教學(xué)難點】 1．平拋運動的條件及相應(yīng)控制方法； 2．用實驗獲得平拋運動軌跡的方法。 課前準備 平拋運動演示儀、課件。 教學(xué)過程 ［新課導(dǎo)入］ 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了平拋運動的理論知識，本節(jié)課我們通過實驗來進一步探究平拋運動的特點，分析平拋運動的軌跡，計算平拋運動的初速度等。 ［新課教學(xué)］ 在這個實驗中，我們首先設(shè)法描繪某物體做平拋運動的軌跡，然后通過這個軌跡研究平拋運動的特點?，F(xiàn)在假定已經(jīng)用某種方法得到了一個物體做平拋運動的軌跡，我們看一看可以進行哪些研究。 一、判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線 在x軸上作出等距離的幾個點A1、A2、A3……把線段OA1的長度記為l，那么OA2＝2l、OA3＝3l……由A1、A2、A3……向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點記為M1、M2、M3……如果軌跡的確是一條拋物線，M1、M2、M3……各點的y坐標與x坐標間的關(guān)系應(yīng)該具有y＝ax2的形式（a是一個待定的常量）。 用刻度尺測量某點的x、y坐標，代入y＝ax2中求出常量a，于是知道了代表這個軌跡的一個可能的關(guān)系式。 O M1 M2 M3 M4 x y 9h A1 A2 A3 A4 h 4h 測量其它幾個點的x、y坐標。怎樣通過這些測量值來判斷這條曲線是否是一條拋物線？ 假定由A1、A2、A3……向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點對應(yīng)的縱坐標分別為h、4h、9h……，則軌跡上的點滿足二次函數(shù)y＝ax2，則說明軌跡的形狀是拋物線。 二、計算平拋物體的初速度 本實驗的要求不高，可以不考慮空氣阻力的作用。這樣，拋體在豎直方向只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于g，它的y坐標的變化符合勻加速運動的規(guī)律： 根據(jù)曲線上某點的縱坐標可以計算出時間t。 為了得到拋體的初速度，還需要測量什么量？進行怎樣的計算？ 做平拋運動的物體在水平方向做勻速運動，若曲線上該點的橫坐標為x，則有： x＝v0t 聯(lián)立解得： 三、實驗操作 下面的參考案例介紹了獲得平拋運動軌跡的幾種方法，同學(xué)們可以選用其中的某一方法，也可以自己設(shè)計其他方法。 【參考案例】 要得到平拋運動的軌跡，有多種實驗方法，以下案例可供選擇，也可以在這些案例啟發(fā)下自行設(shè)計或改裝，形成自己的實驗方案。 1．利用實驗室的斜面小槽等器材裝配如圖所示的裝置。鋼球從斜槽上滾下，沖過水平槽飛出后做平拋運動。每次都使鋼球在斜槽上同一位置滾下，鋼球在空中做平拋運動的軌跡就是一定的。設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置。通過多次實驗，在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置，連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡。