2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2第五章第四节实验：探究平抛运动 教案
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2第五章第四节实验：探究平抛运动 教案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-10 06:35:59 | ||
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文档简介
《实验：研究平抛运动》教学设计
【教材分析与学情分析】
本节课是在前一节“平抛运动”的基础上，借助实验对平抛运动规律的进一步探究。教材首先提出了如何判断平抛物体的运动轨迹是否为抛物线，如何计算平抛物体的初速度，并给出了三种得到平抛运动轨迹的实验方案。本教学设计以教材中的参考案例二为基础，用水柱法来研究平抛运动。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。
学情有以下几点特点：
（1）知识：知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法和平抛运动的规律；但需要探究的内容多，方法较全面，也是前面知识的迁移和综合应用。给学习带来困难。
（2）能力：已经具备了初步的实验能力，?但知识迁移，设计实验方案有困难
（3）心理：好奇心强，渴望动手；但遇到困难就没信心，缺乏坚持探索的精神。【教法与学法】
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。
【教学重难点】
?重点：平抛运动规律的探究过程，重点是探究不是规律。
?难点：描绘平抛物体运动的轨迹；以及计算平抛物体的初速度。
【教学目标】
一、知识与技能：
（1）会用水柱法实验获得平抛运动的轨迹；
（2）会判断运动轨迹是否是抛物线；
（3）会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。
二、过程与方法：
（1）通过学生自主设计实验，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）通过动手实验探究过程，体验科学研究的一般方法。
三、情感态度价值观：
（1）使学生认识到生活中处处有物理现象，物理与生活息息相关,增加学生对物理学科的亲切感,激发他们学习物理的兴趣；
（2）通过提供实验器材，让学生设计实验，动手做实验，亲身感受物理实验的乐趣。
【教学过程】
一、引入课题
这一次咱们来用实验研究平抛运动，先来看看实验器材,包括平抛运动实验仪，钢球，坐标纸，复写纸，画轨迹用的铅笔，找点用的圆规，以及将来处理数据要用的刻度尺，重垂线调整挡板竖直保证与小球下落的竖直面平行且靠近等。
二、实验原理讲解
（视频）在平抛运动实验仪上有平抛轨道，轨道末端是水平的；小球顶着平抛轨道上的定位板释放，这样小球从轨道上滚下之后就会平抛出来，为了记下小球的位置，将坐标纸或者白纸固定在实验板上。调整接球挡板的高度重复这个过程，这样就可以获得小球在平抛中不同点的位置，小球球心在槽口的水平投影点O，即为坐标原点。拿下白纸，将白纸上的数据点用平滑曲线连接，这样就获得了平
三、实验过程
1、探究平抛运动物体在竖直方向的运动规律
实验：按图所示操作实验，如果小球A确实如猜想的那样竖直方向做自由落体运动，那么A、B两小球在空中运动的时间应该相等，同时下落，同时着地。仔细观察（不仅用眼看，更要用耳仔细听）可以得知，不管小球距地面的高度为多大，也不管小锤击打金属片的力度多大（小锤击打金属片的力度越大，A小球水平抛出的初速度越大），两小球每次都是同时落地。
问题1：上述实验中，为什么两小球每次都是同时落地？
设计意图：这说明两小球在空中运动的时间相等，也就说明了平抛运动物体在竖直方向的分运动是自由落体运动。
2、探究平抛运动物体在水平方向的运动规律
?实验：设法通过实验得到平抛运动的轨迹；在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置；测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。
通过前面的实验探究我们已经知道，平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，而自由落体运动下落的高度h是与运动时间t的二次方成正比的，即
h＝gt2。
因此，图中在竖直坐标轴y上，从原点开始向下任取一个坐标为h的点，再找到坐标为4h、9h、16h……的点。在物体运动过程中，纵坐标从其中一个位置运动到下一个位置所用的时间都是相等的。过这些点做水平线与轨迹相交，交点就是每经相等时间物体所到达的位置。在误差允许范围内，实验测得它们对应的横坐标可表示为l、2l、3l……，可见在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等。
问题2：相等的时间间隔发生的水平位移相等，说明了什么？
设计意图：在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等，这说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动.
四、实验注意事项
第一调节设备。调平--通过平衡螺母进行实验装置的调平。调直--重垂线调整挡板竖直，保证与小球下落的竖直面平行且靠近。调节平抛导轨末端水平，将小球轻放在末端的水平轨道任意位置都能静止，表明导轨末端水平。这样才能保证绘制的是平抛运动轨迹。
第二、小球每次都要从同一高度释放，释放位置必须相同，这样才能保证小球每次飞出后实验的轨迹完全重合。
第三、调节接球挡板高度下移的位移不要求相同，怎样选择都可以。
第四、小球一次砸到接球挡板上，在白纸上留下的痕迹可能不是很清晰，所以实际操作时在某个确定挡板位置，都要让小球多下落几次，每个数据点都应该是好几个小圆点聚集在一块，可以用圆规将这些小圆点圈出来，找到圆心作为这里的数据点。
第五、以小球抛出点为坐标原点，必须用平滑曲线连接各点。
五、实验结论
平抛运动的轨迹是条抛物线；
平抛运动水平方向做匀速直线运动；
平抛运动竖直方向做自由落体运动。
六、教学反思与评价
探究性实验的功能不仅仅是通过实验得出规律，更重要的在于根据实验目的怎样设计实验、并在实验中发现问题、解决问题、不断完善实验，改变只注重物理知识和结论而忽视探究过程的教学。在探究性实验的设计过程中，往往由于没有成熟的实验方案，根据理论知识设计的初步方案在具体的实践中，往往在细节上会出现意想不到的问题。比如说，本实验中由于直玻璃管管口内径的因素，导致理论上应该是喷出持续稳定的细水柱，结果看到的却是不断抖动的细水柱。这种与理论存在直接冲突的实际的物理现象是非常珍贵的。在解决这种问题的过程中，一定能发展学生的观察能力、质疑能力、思考能力，以及严谨求实的科学精神。同时也对教师提出了挑战，不能光讲理论，还要亲自去实践。如果哪天发现实验现象
“说谎”了，可能学生又有机会体验研究物理实验的乐趣了。
【教材分析与学情分析】
本节课是在前一节“平抛运动”的基础上，借助实验对平抛运动规律的进一步探究。教材首先提出了如何判断平抛物体的运动轨迹是否为抛物线，如何计算平抛物体的初速度，并给出了三种得到平抛运动轨迹的实验方案。本教学设计以教材中的参考案例二为基础，用水柱法来研究平抛运动。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。
学情有以下几点特点：
（1）知识：知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法和平抛运动的规律；但需要探究的内容多，方法较全面，也是前面知识的迁移和综合应用。给学习带来困难。
（2）能力：已经具备了初步的实验能力，?但知识迁移，设计实验方案有困难
（3）心理：好奇心强，渴望动手；但遇到困难就没信心，缺乏坚持探索的精神。【教法与学法】
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。
【教学重难点】
?重点：平抛运动规律的探究过程，重点是探究不是规律。
?难点：描绘平抛物体运动的轨迹；以及计算平抛物体的初速度。
【教学目标】
一、知识与技能：
（1）会用水柱法实验获得平抛运动的轨迹；
（2）会判断运动轨迹是否是抛物线；
（3）会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。
二、过程与方法：
（1）通过学生自主设计实验，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）通过动手实验探究过程，体验科学研究的一般方法。
三、情感态度价值观：
（1）使学生认识到生活中处处有物理现象，物理与生活息息相关,增加学生对物理学科的亲切感,激发他们学习物理的兴趣；
（2）通过提供实验器材，让学生设计实验，动手做实验，亲身感受物理实验的乐趣。
【教学过程】
一、引入课题
这一次咱们来用实验研究平抛运动，先来看看实验器材,包括平抛运动实验仪，钢球，坐标纸，复写纸，画轨迹用的铅笔，找点用的圆规，以及将来处理数据要用的刻度尺，重垂线调整挡板竖直保证与小球下落的竖直面平行且靠近等。
二、实验原理讲解
（视频）在平抛运动实验仪上有平抛轨道，轨道末端是水平的；小球顶着平抛轨道上的定位板释放，这样小球从轨道上滚下之后就会平抛出来，为了记下小球的位置，将坐标纸或者白纸固定在实验板上。调整接球挡板的高度重复这个过程，这样就可以获得小球在平抛中不同点的位置，小球球心在槽口的水平投影点O，即为坐标原点。拿下白纸，将白纸上的数据点用平滑曲线连接，这样就获得了平
三、实验过程
1、探究平抛运动物体在竖直方向的运动规律
实验：按图所示操作实验，如果小球A确实如猜想的那样竖直方向做自由落体运动，那么A、B两小球在空中运动的时间应该相等，同时下落，同时着地。仔细观察（不仅用眼看，更要用耳仔细听）可以得知，不管小球距地面的高度为多大，也不管小锤击打金属片的力度多大（小锤击打金属片的力度越大，A小球水平抛出的初速度越大），两小球每次都是同时落地。
问题1：上述实验中，为什么两小球每次都是同时落地？
设计意图：这说明两小球在空中运动的时间相等，也就说明了平抛运动物体在竖直方向的分运动是自由落体运动。
2、探究平抛运动物体在水平方向的运动规律
?实验：设法通过实验得到平抛运动的轨迹；在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置；测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。
通过前面的实验探究我们已经知道，平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，而自由落体运动下落的高度h是与运动时间t的二次方成正比的，即
h＝gt2。
因此，图中在竖直坐标轴y上，从原点开始向下任取一个坐标为h的点，再找到坐标为4h、9h、16h……的点。在物体运动过程中，纵坐标从其中一个位置运动到下一个位置所用的时间都是相等的。过这些点做水平线与轨迹相交，交点就是每经相等时间物体所到达的位置。在误差允许范围内，实验测得它们对应的横坐标可表示为l、2l、3l……，可见在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等。
问题2：相等的时间间隔发生的水平位移相等，说明了什么？
设计意图：在相等的时间间隔内物体在水平方向的位移相等，这说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动.
四、实验注意事项
第一调节设备。调平--通过平衡螺母进行实验装置的调平。调直--重垂线调整挡板竖直，保证与小球下落的竖直面平行且靠近。调节平抛导轨末端水平，将小球轻放在末端的水平轨道任意位置都能静止，表明导轨末端水平。这样才能保证绘制的是平抛运动轨迹。
第二、小球每次都要从同一高度释放，释放位置必须相同，这样才能保证小球每次飞出后实验的轨迹完全重合。
第三、调节接球挡板高度下移的位移不要求相同，怎样选择都可以。
第四、小球一次砸到接球挡板上，在白纸上留下的痕迹可能不是很清晰，所以实际操作时在某个确定挡板位置，都要让小球多下落几次，每个数据点都应该是好几个小圆点聚集在一块，可以用圆规将这些小圆点圈出来，找到圆心作为这里的数据点。
第五、以小球抛出点为坐标原点，必须用平滑曲线连接各点。
五、实验结论
平抛运动的轨迹是条抛物线；
平抛运动水平方向做匀速直线运动；
平抛运动竖直方向做自由落体运动。
六、教学反思与评价
探究性实验的功能不仅仅是通过实验得出规律，更重要的在于根据实验目的怎样设计实验、并在实验中发现问题、解决问题、不断完善实验，改变只注重物理知识和结论而忽视探究过程的教学。在探究性实验的设计过程中，往往由于没有成熟的实验方案，根据理论知识设计的初步方案在具体的实践中，往往在细节上会出现意想不到的问题。比如说，本实验中由于直玻璃管管口内径的因素，导致理论上应该是喷出持续稳定的细水柱，结果看到的却是不断抖动的细水柱。这种与理论存在直接冲突的实际的物理现象是非常珍贵的。在解决这种问题的过程中，一定能发展学生的观察能力、质疑能力、思考能力，以及严谨求实的科学精神。同时也对教师提出了挑战，不能光讲理论，还要亲自去实践。如果哪天发现实验现象
“说谎”了，可能学生又有机会体验研究物理实验的乐趣了。