第五章 抛体运动 教案
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文档简介
高中抛体运动大单元设计
教材分析
抛体运动在涉及运动学和动力学知识在曲线运动中的应用，是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸，旨在引导学生通过研究从简单的直线运动到相对复杂的曲线运动，以及物体做曲线运动的原因，逐步深化运动和相互作用观念。本节内容有模型的建立及分析推理过程，也有通过实验获取平抛运动特点的探究过程。通过这些内容可以培养学生的科学思维和科学探究素养。在本单元的教学过程中，要突出物理概念、规律的得出过程，用丰富的实例引导学生在事实经验的基础上，逐步经历抽象、概括、推理的思维过程，经历先定性定量的一般认识过程；还要关注科学思维方法的育人价值，引导学生逐步体会极限思想和等效思想。
单元目标和重难点分析
结合课程标准对本单元的要求、教材分析及相关学情，制订的本单元的教学目标如下。
（1）通过实验及体验，引导学生建立曲线运动的概念，知道物体做曲线运动的条件并解释相关现象，形成运动与相互作用的物理观念。
（2）通过实验探究与生活体验，探究平抛运动的规律，提升科学探究能力。
会运用运动合成与分解的方法分析平抛运动，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想；能运用平抛运动规律分析生产生活中的抛体运动，提升建构模型、推理论证等科学思维能力。
本单元的教学重难是物体做曲线运动的条件，研究做曲线运动物体的速度方向，体会极限的思想；通过情境分析，建立模型，用理论和实验结合的方法，形成对运动的合成与分解的认识；在实验分析中会记录做曲线运动物体的位置随时间变化的信息，通过分析数据，得出规律；在理论探究中会进行矢量运算，理解“先分解后合成”的分析方法，体会研究复杂运动的思维方法，发展科学思维。
（三）单元结构图及情境任务
在本单元的设计中，首先创设一个统领单元学习、单元目标的大情境—“如何提高投篮命中率”。在这样的大情境中设置统领单元学习的情境问题。引导学生在解决情境问题的过程中经历模型建构、科学推理和论证等过程。如图所示抛体运动”这一单元的各部分内容之间是循序渐进的逻辑关系。
根据本单元的核心知识确定单元情境任务和课时情境任务，如下表所示：
核心知识 情境任务
单元 物体做曲线运动的条件；会用运动合成与分解的方法分析平抛运动，能分析生产和生活中的抛体运动 如何提高篮球的命中率
课时 第一节曲线运动
第二节运动的合成与分解
如何描述篮球的运动
第三节
实验：探究平抛运动的特点第四节抛体运动的规律
如何分析篮球的运动 如何描述篮球的运动 如何分析篮球的运动
实验探究篮球的运动规律
篮球的运动满足什么规律
（四）单元教学情境任务及问题设计
依据前面的单元及课时情境任务表，分别对4个情境任务进行了问题设计及意图分析。
【情境任务一：如何描述篮球的运动】
活动：播放学生篮球比赛视频，观察视频中篮球运动的轨迹和速度方向。
情境任务一的问题设计如下表所示。
问题 意图分析
问题1：物体做直线运动，速度方向在轨迹所在的直线
上。篮球做曲线运动时，速度方向又是怎样的呢？ 通过观察篮球比赛视频中做曲线运动的篮球，说明做曲线运动的物体的速度方向是时刻变化的，借助极限思想理解瞬时速度方向
问题2：怎样确定篮球在不同位置的速度方向？
问题3：实验上如何探究做曲线运动物体的速度方向？通过不同出口处滚出的小球留下的轨迹能得出什么规律？ 用一个具有普遍意义的曲线轨道进行实验，说萌小球在脱离轨道后，沿切线方向运动。
问题4：理论上如何分析曲线运动的速度方向？
问题5：抛出去的篮球为什么做曲线运动？物体做曲线运动可能跟什么因素有关？我们如何通过实验进行探究？ 分析做曲线运动的篮球的受力情况和初始条件，再通过对比实验分析物体做曲线运动的条件。
【情境任务二：如何分析篮球的运动】
情境任务二的问题设计如下表所示：
问题 意图分析
问题1：怎样用位置和速度描述篮球所做
的曲线运动？ 研究一段视频中篮球的运动和蜡块的运动。回顾研究直线运动时建立的一维坐标系，建立平面直角巫标系，引导学生借鉴力的合成与分解的研究方法，将物体在平面上的运动分解为在互相垂直的两个方向上的通动进行研究。
问题2：怎样用玻璃管中蜡块的运动模拟
两个方向的分运动？
【情境任务三：实验探究篮球的运动规律】
情境任务三的问题设计如下表所示：
问题 意图分析
问题1：平抛运动的轨迹是曲线，我们应用什么方法来研究曲线运动？ 通过问题设计，引领学生掌握分析平抛运动的方法，对篮球运动进行分析。学生可以通过猜想，选择实验方案和研究对象，进行实验开芬析推理，运用运动合成与分解的方法研究篮球的运动。
问题2：平抛运动应分解为哪两个方向的运动？为什么？
问题3：根据竖直方向上的受力和运动情况，你认为平抛运动在竖直方向上的分运动应是什么运动？
问题4：若要证明你的结论，你需要哪些器材？如何操作？
【情境任务四：篮球的运动满足什么规律】
情境任务四的问题设计如下表所示。
问题 意图分析
问题1：在篮球比赛中，你是否曾为没有进球感到惋惜，你觉得提高定点投篮命中率应该考虑哪些因素？ 结合情境引导学生通过分析篮球的运动轨迹获得轨迹方程。同时将研究范围拓展到月球表面，让学生糖平抛运动规律有更为深刻的认识。
问题2：以抛出的篮球运动到的最高点为坐标原点，水平向右及竖直向下为两坐标轴的正方向，你能写出速度表达式吗？
问题3：篮球运动的轨迹方程是什么？如果初速度增太，轨迹形状如何改变？如果初速度相同，在月球表面和地球表面投篮，有什么不同？
单元作业设计
单元作业是单元视角下解决真实情境问题的过程。每个课时任务结束时根据课时教学目标进行诊断，在“抛体运动”单元中，设置下表所示的作业目标和单元作业。
单元主题 抛体运动
作业目标 1.能描述身边做曲线运动物体的速度方向，并能分析其做曲线运动的条件。
2.会用运动合成与分解的方法分析曲线运动。
3.能分析做平抛运动的物体，并能根据其特点解决简单问题。
4.能分析生产生活中的抛体运动，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。
单元作业 1.请你至少寻找2个身边做曲线运动的物体，画出其速度方向，并分
析其做曲线运动的条件，如乒乓球的运动等。 目标1
2.请分析商场中扶梯正常运行时，在其上面行走的顾客的运动。
3.请说说如何移动投篮并说明理由。
4.用频闪照相机拍摄篮球做抛体运动的轨迹，参照教材中的方案一分
析篮球的运动。 目标2 目标3
5.在篮球比赛中，投篮的投出角度太大和太小，都会影响投篮的命中率。在某次投篮表演中，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球以与水平方向成45°的倾角准确落入篮筐。这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平面上。设投球点到篮筐的距离为9.8m，不考虑空气阻力，g取10m/s°。
（1）篮球进筐的速度有多大？
（2）篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？ 目标4
教材分析
抛体运动在涉及运动学和动力学知识在曲线运动中的应用，是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸，旨在引导学生通过研究从简单的直线运动到相对复杂的曲线运动，以及物体做曲线运动的原因，逐步深化运动和相互作用观念。本节内容有模型的建立及分析推理过程，也有通过实验获取平抛运动特点的探究过程。通过这些内容可以培养学生的科学思维和科学探究素养。在本单元的教学过程中，要突出物理概念、规律的得出过程，用丰富的实例引导学生在事实经验的基础上，逐步经历抽象、概括、推理的思维过程，经历先定性定量的一般认识过程；还要关注科学思维方法的育人价值，引导学生逐步体会极限思想和等效思想。
单元目标和重难点分析
结合课程标准对本单元的要求、教材分析及相关学情，制订的本单元的教学目标如下。
（1）通过实验及体验，引导学生建立曲线运动的概念，知道物体做曲线运动的条件并解释相关现象，形成运动与相互作用的物理观念。
（2）通过实验探究与生活体验，探究平抛运动的规律，提升科学探究能力。
会运用运动合成与分解的方法分析平抛运动，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想；能运用平抛运动规律分析生产生活中的抛体运动，提升建构模型、推理论证等科学思维能力。
本单元的教学重难是物体做曲线运动的条件，研究做曲线运动物体的速度方向，体会极限的思想；通过情境分析，建立模型，用理论和实验结合的方法，形成对运动的合成与分解的认识；在实验分析中会记录做曲线运动物体的位置随时间变化的信息，通过分析数据，得出规律；在理论探究中会进行矢量运算，理解“先分解后合成”的分析方法，体会研究复杂运动的思维方法，发展科学思维。
（三）单元结构图及情境任务
在本单元的设计中，首先创设一个统领单元学习、单元目标的大情境—“如何提高投篮命中率”。在这样的大情境中设置统领单元学习的情境问题。引导学生在解决情境问题的过程中经历模型建构、科学推理和论证等过程。如图所示抛体运动”这一单元的各部分内容之间是循序渐进的逻辑关系。
根据本单元的核心知识确定单元情境任务和课时情境任务，如下表所示：
核心知识 情境任务
单元 物体做曲线运动的条件；会用运动合成与分解的方法分析平抛运动，能分析生产和生活中的抛体运动 如何提高篮球的命中率
课时 第一节曲线运动
第二节运动的合成与分解
如何描述篮球的运动
第三节
实验：探究平抛运动的特点第四节抛体运动的规律
如何分析篮球的运动 如何描述篮球的运动 如何分析篮球的运动
实验探究篮球的运动规律
篮球的运动满足什么规律
（四）单元教学情境任务及问题设计
依据前面的单元及课时情境任务表，分别对4个情境任务进行了问题设计及意图分析。
【情境任务一：如何描述篮球的运动】
活动：播放学生篮球比赛视频，观察视频中篮球运动的轨迹和速度方向。
情境任务一的问题设计如下表所示。
问题 意图分析
问题1：物体做直线运动，速度方向在轨迹所在的直线
上。篮球做曲线运动时，速度方向又是怎样的呢？ 通过观察篮球比赛视频中做曲线运动的篮球，说明做曲线运动的物体的速度方向是时刻变化的，借助极限思想理解瞬时速度方向
问题2：怎样确定篮球在不同位置的速度方向？
问题3：实验上如何探究做曲线运动物体的速度方向？通过不同出口处滚出的小球留下的轨迹能得出什么规律？ 用一个具有普遍意义的曲线轨道进行实验，说萌小球在脱离轨道后，沿切线方向运动。
问题4：理论上如何分析曲线运动的速度方向？
问题5：抛出去的篮球为什么做曲线运动？物体做曲线运动可能跟什么因素有关？我们如何通过实验进行探究？ 分析做曲线运动的篮球的受力情况和初始条件，再通过对比实验分析物体做曲线运动的条件。
【情境任务二：如何分析篮球的运动】
情境任务二的问题设计如下表所示：
问题 意图分析
问题1：怎样用位置和速度描述篮球所做
的曲线运动？ 研究一段视频中篮球的运动和蜡块的运动。回顾研究直线运动时建立的一维坐标系，建立平面直角巫标系，引导学生借鉴力的合成与分解的研究方法，将物体在平面上的运动分解为在互相垂直的两个方向上的通动进行研究。
问题2：怎样用玻璃管中蜡块的运动模拟
两个方向的分运动？
【情境任务三：实验探究篮球的运动规律】
情境任务三的问题设计如下表所示：
问题 意图分析
问题1：平抛运动的轨迹是曲线，我们应用什么方法来研究曲线运动？ 通过问题设计，引领学生掌握分析平抛运动的方法，对篮球运动进行分析。学生可以通过猜想，选择实验方案和研究对象，进行实验开芬析推理，运用运动合成与分解的方法研究篮球的运动。
问题2：平抛运动应分解为哪两个方向的运动？为什么？
问题3：根据竖直方向上的受力和运动情况，你认为平抛运动在竖直方向上的分运动应是什么运动？
问题4：若要证明你的结论，你需要哪些器材？如何操作？
【情境任务四：篮球的运动满足什么规律】
情境任务四的问题设计如下表所示。
问题 意图分析
问题1：在篮球比赛中，你是否曾为没有进球感到惋惜，你觉得提高定点投篮命中率应该考虑哪些因素？ 结合情境引导学生通过分析篮球的运动轨迹获得轨迹方程。同时将研究范围拓展到月球表面，让学生糖平抛运动规律有更为深刻的认识。
问题2：以抛出的篮球运动到的最高点为坐标原点，水平向右及竖直向下为两坐标轴的正方向，你能写出速度表达式吗？
问题3：篮球运动的轨迹方程是什么？如果初速度增太，轨迹形状如何改变？如果初速度相同，在月球表面和地球表面投篮，有什么不同？
单元作业设计
单元作业是单元视角下解决真实情境问题的过程。每个课时任务结束时根据课时教学目标进行诊断，在“抛体运动”单元中，设置下表所示的作业目标和单元作业。
单元主题 抛体运动
作业目标 1.能描述身边做曲线运动物体的速度方向，并能分析其做曲线运动的条件。
2.会用运动合成与分解的方法分析曲线运动。
3.能分析做平抛运动的物体，并能根据其特点解决简单问题。
4.能分析生产生活中的抛体运动，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。
单元作业 1.请你至少寻找2个身边做曲线运动的物体，画出其速度方向，并分
析其做曲线运动的条件，如乒乓球的运动等。 目标1
2.请分析商场中扶梯正常运行时，在其上面行走的顾客的运动。
3.请说说如何移动投篮并说明理由。
4.用频闪照相机拍摄篮球做抛体运动的轨迹，参照教材中的方案一分
析篮球的运动。 目标2 目标3
5.在篮球比赛中，投篮的投出角度太大和太小，都会影响投篮的命中率。在某次投篮表演中，运动员在空中一个漂亮的投篮，篮球以与水平方向成45°的倾角准确落入篮筐。这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平面上。设投球点到篮筐的距离为9.8m，不考虑空气阻力，g取10m/s°。
（1）篮球进筐的速度有多大？
（2）篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度是多少？ 目标4