探究平抛运动的规律
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文档简介
《探究平抛运动的规律》教学设计
一、设计思想
1．设计思想：本节课的教学力求贯彻新课程体验，采用探究式教学，引导学生通过实验探究形成对抛体运动的认识；让学生在获得知识的同时，体验科学探究过程，了解科学研究方法，发展探索自然的兴趣与热情，培养实验探究能力和交流协作能力。
2．设计特色：本节课是以实验设计和实验操作为主的探究教学，它改变了几个传统实验的教学功能。
3.这是终极稿，但改动很小，第一次考虑的已经较详细了
二、教材分析
1．本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重要的地位。
2．平抛运动知识在初中不曾出现过。
三、学情分析
1．通过前面的学习，学生已经知道了合运动、分运动以及运动的合成与分解所遵循的规律；知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法；通过一个多学期的学习，学生已经具备了初步的实验设计能力和实验操作能力；已经能用数码相机来研究物体的运动。
2．学生可能遇到的困难：设计不出验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验装置。
3．学生在学习中可能会采取的学习策略：分组讨论，向教师寻求帮助，实验探索，总结反思等。
四、教学目标
1．知识与技能目标
（1）知道什么是平抛运动；
（2）知道平抛运动的受力特点；
（3）理解平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动；
（4）知道用描点的方法得到平抛运动轨迹；
（5）知道利用平抛运动轨迹来分析平抛运动规律的方法。
2．过程与方法目标
（1）通过设计验证抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动的实验，培养学生的实验设计能力；
（2）通过对平抛轨迹的分析，培养学生数据分析与处理能力；
（3）经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义；
（4）通过分组实验培养学生的交流、合作能力。
3．情感态度与价值观目标
（1）通过展示自然、生活和生产中平抛运动的例子，使学生认识到平抛运动的普遍性，同时认识到物理知识的社会价值；
（2）通过实验设计探究，培养学生的设计探究兴趣与热情；体验到探索自然规律的艰辛与喜悦；培养学生主动与他人合作的精神。
五、教学重点和教学难点
1．教学重点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。
2．教学难点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。
六、教学方法和教学手段
1．教学方法：运用物理“科学探究”教学模式实施教学。
2．教学手段：实验、多媒体辅助。
七、教学用具：平抛运动和自由落体运动对比演示仪一套，平抛运动描轨迹演示仪、平抛运动水流演示仪和平抛运动数码拍摄仪器各四套；多媒体课件。
八、教学过程
1．结合生活、生产实际，引入新课
通过视频、图片展示生活、生产中的抛体现象，展示抛体现象的普遍性。
视频：飞机投弹，运动员推铅球
图片：农民抛秧苗
2．运用“科学探究”教学模式，引导学生探究平抛运动规律
（1）分析讨论，确定研究方法
师:和直线运动相比，平抛运动显然要复杂得多，怎样才能将复杂的运动化简为简单的运动进行研究？根据上一节的知识，可以将曲线运动分解为两个直线运动。那么如何来分解平抛运动比较好？
生：因为小球受的力在竖直方向，初速度又是在水平方向，所以将平抛运动分解到水平方向和竖直方向比较好。
（2）探究平抛运动在竖直方向的运动规律
[提出问题]如果将平抛运动视为水平方向的运动和竖直方向的运动的合运动，那么，平抛运动在竖直方向应是什么运动？
[分析猜想] 竖直方向受重力作用，应是自由落体运动。
[实验论证]
引导性提问：能否设计对比实验来验证猜想？
分析讨论：让两个物体同时开始运动，一个做自由落体运动，一个做平抛运动，看它们是否同时着地；同时落地则证实猜想。
启发性问题：实验的关键是要解决两物体同时开始平抛运动和自由落体运动。能否利用如图所示弹性金属片，加上其他装置，实现一个动作同时控制两个小球的运动？
实验设计：（学生提出、交流方案；集体讨论、修改完善，确定最佳设计；与现成仪器对比，借鉴优良设计。）
实验操作：学生代表利用平抛运动和自由落体运动对比演示仪验证猜想，如图所示。
生成性问题：如何判断两个小球是否同时落地？
分析讨论：听。课堂上听的方式最简单易行，所以用听的方式。
实验操作：一位同学演示，全体同学听。
[探究结论]平抛运动在竖直方向应是自由落体运动。
（3）探究平抛运动在水平方向的运动规律
[提出问题] 平抛运动在水平方向应是什么运动？
[分析猜想] 水平方向不受力，应是匀速直线运动。
[实验验证]
①讨论研究方向：可以通过对比实验或定量测量实验进行验证。
对比实验，即是让两个小球同时以相同的速度开始运动，一个平抛，一个在水平面上匀速运动，看相同的时间内，水平方向位移是否相等；相同则证实猜想。定量测量实验，测出做平抛运动的物体在几段相等时间内的水平位移；依据水平位移是否相等来判断猜想是否正确。
生成问题：实验中物体平抛运动时间很短，如何测时间和水平位移？
分析讨论：要充分利用它在竖直方向是自由落体运动的特点。设法通过实验得到平抛运动的轨迹；在平抛运动的轨迹利用自由落体规律找到每隔相等时间物体所达到的位置。测量出两相邻位置间的水平位移，看这些位移是否相等。
②选择实验器材，设计实验方案
用幻灯展出可供选择的实验器材：
Ⅰ．用以下器材设计一个对比实验：
两个完全相同的斜槽，一要规格相同的水平槽，两个小球，两个电磁铁（含导线和电源）；
Ⅱ．用以下器材设计一个或多个实验来得到平抛运动的轨迹：
斜面小槽，小钢球，粘了方格纸的木板，铅笔，数码照相机，带水平喷嘴的瓶子，玻璃板。
实验设计：给出足够的时间，分小组设计。
③交流设计方案：设计同学介绍方案，其他同学进行质疑或提出改进建议。
方案一：对比实验，将两个斜槽水平对齐，上下放置，如图所示，用电磁铁控制两个小球同时开始运动，它们以相同大小的速度同时离开斜槽，上面的小球做平抛运动，下面的小球在水平轨道上做匀速直线运动，若它们在水平轨道上相碰，则验证猜想。
方案二：让小球从斜槽上滑下，从末端水平抛出，用数码相机拍频闪照片。用频闪照片记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。
方案三：让水平喷出的细水流来显示平抛的运动轨迹，在水流后面竖直放置一块玻璃板，用彩笔描出水流的轨迹。
方案四：让小球每次从斜槽上同一高度滑下，从末端水平抛出，用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直的背景方格纸上记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。如图所示。
④分组实验
将学生分成12组，每种方案都安排三个小组进行实验，拿出事先准备好的仪器，学生进行实验。实验主要器材如下。
⑤数据处理：描轨迹的如何确定时间？如何判断水平方向是否是匀速运动？
在平抛运动的轨迹上，取纵坐标为h，4h，9h的点，由于竖直方向是自由落体运动，则从抛出点到这几点所用的时间应分别为t，2t，3t；如果水平方向是匀速运动，则则从抛出点到这几点的水平位移应分别是x，2x，3x。如下图所示。数码相机拍照的则直接根据频闪间隔相等确定时间。
⑥交流评价
每种方案请一个小组汇报实验情况，另外两个小组可进行补充。分析误差原因。
[探究结论] 平抛运动在水平方向是匀速直线运动。
3．小结提高
在日常生活中观察现象发现问题，则用实验的方法进行研究，是物理学研究中常经历的过程。今天我们再一次体验从问题开始，经历假设猜想、设计论证方案、实验探索，到发现规律的过程。在这过程中，我们不仅研究出了平抛物体的运动规律，而且我们体验到了对比实验的简便快捷，并再次运用“留迹法”和“连续体法”将瞬间的运动化为永恒。
九、作业设计
研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1．25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图a、b、c、d所示，如果小球在在竖直方向应是自由落体运动，在水平方向是匀速直线运动；则小球平抛的初速度的计算式为v0=________（用L、g表示），其值是________（取g=9．8m/s2）
利用课后时间，每位同学到实验室至少再做一组实验。
一、设计思想
1．设计思想：本节课的教学力求贯彻新课程体验，采用探究式教学，引导学生通过实验探究形成对抛体运动的认识；让学生在获得知识的同时，体验科学探究过程，了解科学研究方法，发展探索自然的兴趣与热情，培养实验探究能力和交流协作能力。
2．设计特色：本节课是以实验设计和实验操作为主的探究教学，它改变了几个传统实验的教学功能。
3.这是终极稿，但改动很小，第一次考虑的已经较详细了
二、教材分析
1．本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重要的地位。
2．平抛运动知识在初中不曾出现过。
三、学情分析
1．通过前面的学习，学生已经知道了合运动、分运动以及运动的合成与分解所遵循的规律；知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法；通过一个多学期的学习，学生已经具备了初步的实验设计能力和实验操作能力；已经能用数码相机来研究物体的运动。
2．学生可能遇到的困难：设计不出验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验装置。
3．学生在学习中可能会采取的学习策略：分组讨论，向教师寻求帮助，实验探索，总结反思等。
四、教学目标
1．知识与技能目标
（1）知道什么是平抛运动；
（2）知道平抛运动的受力特点；
（3）理解平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动；
（4）知道用描点的方法得到平抛运动轨迹；
（5）知道利用平抛运动轨迹来分析平抛运动规律的方法。
2．过程与方法目标
（1）通过设计验证抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动的实验，培养学生的实验设计能力；
（2）通过对平抛轨迹的分析，培养学生数据分析与处理能力；
（3）经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义；
（4）通过分组实验培养学生的交流、合作能力。
3．情感态度与价值观目标
（1）通过展示自然、生活和生产中平抛运动的例子，使学生认识到平抛运动的普遍性，同时认识到物理知识的社会价值；
（2）通过实验设计探究，培养学生的设计探究兴趣与热情；体验到探索自然规律的艰辛与喜悦；培养学生主动与他人合作的精神。
五、教学重点和教学难点
1．教学重点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。
2．教学难点：平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。
六、教学方法和教学手段
1．教学方法：运用物理“科学探究”教学模式实施教学。
2．教学手段：实验、多媒体辅助。
七、教学用具：平抛运动和自由落体运动对比演示仪一套，平抛运动描轨迹演示仪、平抛运动水流演示仪和平抛运动数码拍摄仪器各四套；多媒体课件。
八、教学过程
1．结合生活、生产实际，引入新课
通过视频、图片展示生活、生产中的抛体现象，展示抛体现象的普遍性。
视频：飞机投弹，运动员推铅球
图片：农民抛秧苗
2．运用“科学探究”教学模式，引导学生探究平抛运动规律
（1）分析讨论，确定研究方法
师:和直线运动相比，平抛运动显然要复杂得多，怎样才能将复杂的运动化简为简单的运动进行研究？根据上一节的知识，可以将曲线运动分解为两个直线运动。那么如何来分解平抛运动比较好？
生：因为小球受的力在竖直方向，初速度又是在水平方向，所以将平抛运动分解到水平方向和竖直方向比较好。
（2）探究平抛运动在竖直方向的运动规律
[提出问题]如果将平抛运动视为水平方向的运动和竖直方向的运动的合运动，那么，平抛运动在竖直方向应是什么运动？
[分析猜想] 竖直方向受重力作用，应是自由落体运动。
[实验论证]
引导性提问：能否设计对比实验来验证猜想？
分析讨论：让两个物体同时开始运动，一个做自由落体运动，一个做平抛运动，看它们是否同时着地；同时落地则证实猜想。
启发性问题：实验的关键是要解决两物体同时开始平抛运动和自由落体运动。能否利用如图所示弹性金属片，加上其他装置，实现一个动作同时控制两个小球的运动？
实验设计：（学生提出、交流方案；集体讨论、修改完善，确定最佳设计；与现成仪器对比，借鉴优良设计。）
实验操作：学生代表利用平抛运动和自由落体运动对比演示仪验证猜想，如图所示。
生成性问题：如何判断两个小球是否同时落地？
分析讨论：听。课堂上听的方式最简单易行，所以用听的方式。
实验操作：一位同学演示，全体同学听。
[探究结论]平抛运动在竖直方向应是自由落体运动。
（3）探究平抛运动在水平方向的运动规律
[提出问题] 平抛运动在水平方向应是什么运动？
[分析猜想] 水平方向不受力，应是匀速直线运动。
[实验验证]
①讨论研究方向：可以通过对比实验或定量测量实验进行验证。
对比实验，即是让两个小球同时以相同的速度开始运动，一个平抛，一个在水平面上匀速运动，看相同的时间内，水平方向位移是否相等；相同则证实猜想。定量测量实验，测出做平抛运动的物体在几段相等时间内的水平位移；依据水平位移是否相等来判断猜想是否正确。
生成问题：实验中物体平抛运动时间很短，如何测时间和水平位移？
分析讨论：要充分利用它在竖直方向是自由落体运动的特点。设法通过实验得到平抛运动的轨迹；在平抛运动的轨迹利用自由落体规律找到每隔相等时间物体所达到的位置。测量出两相邻位置间的水平位移，看这些位移是否相等。
②选择实验器材，设计实验方案
用幻灯展出可供选择的实验器材：
Ⅰ．用以下器材设计一个对比实验：
两个完全相同的斜槽，一要规格相同的水平槽，两个小球，两个电磁铁（含导线和电源）；
Ⅱ．用以下器材设计一个或多个实验来得到平抛运动的轨迹：
斜面小槽，小钢球，粘了方格纸的木板，铅笔，数码照相机，带水平喷嘴的瓶子，玻璃板。
实验设计：给出足够的时间，分小组设计。
③交流设计方案：设计同学介绍方案，其他同学进行质疑或提出改进建议。
方案一：对比实验，将两个斜槽水平对齐，上下放置，如图所示，用电磁铁控制两个小球同时开始运动，它们以相同大小的速度同时离开斜槽，上面的小球做平抛运动，下面的小球在水平轨道上做匀速直线运动，若它们在水平轨道上相碰，则验证猜想。
方案二：让小球从斜槽上滑下，从末端水平抛出，用数码相机拍频闪照片。用频闪照片记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。
方案三：让水平喷出的细水流来显示平抛的运动轨迹，在水流后面竖直放置一块玻璃板，用彩笔描出水流的轨迹。
方案四：让小球每次从斜槽上同一高度滑下，从末端水平抛出，用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直的背景方格纸上记录了小球所经过的多个位置，连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。如图所示。
④分组实验
将学生分成12组，每种方案都安排三个小组进行实验，拿出事先准备好的仪器，学生进行实验。实验主要器材如下。
⑤数据处理：描轨迹的如何确定时间？如何判断水平方向是否是匀速运动？
在平抛运动的轨迹上，取纵坐标为h，4h，9h的点，由于竖直方向是自由落体运动，则从抛出点到这几点所用的时间应分别为t，2t，3t；如果水平方向是匀速运动，则则从抛出点到这几点的水平位移应分别是x，2x，3x。如下图所示。数码相机拍照的则直接根据频闪间隔相等确定时间。
⑥交流评价
每种方案请一个小组汇报实验情况，另外两个小组可进行补充。分析误差原因。
[探究结论] 平抛运动在水平方向是匀速直线运动。
3．小结提高
在日常生活中观察现象发现问题，则用实验的方法进行研究，是物理学研究中常经历的过程。今天我们再一次体验从问题开始，经历假设猜想、设计论证方案、实验探索，到发现规律的过程。在这过程中，我们不仅研究出了平抛物体的运动规律，而且我们体验到了对比实验的简便快捷，并再次运用“留迹法”和“连续体法”将瞬间的运动化为永恒。
九、作业设计
研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1．25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图a、b、c、d所示，如果小球在在竖直方向应是自由落体运动，在水平方向是匀速直线运动；则小球平抛的初速度的计算式为v0=________（用L、g表示），其值是________（取g=9．8m/s2）
利用课后时间，每位同学到实验室至少再做一组实验。