《实验：研究平抛运动》教学设计

设计思想

本节教学内容的基本特点：本节是学生动手实验，通过学生实验描绘平抛物体运动的轨迹，在此基础上研究平抛运动的特点。由于有很多的实验方案可以选择，这为学生探究提供条件。同时本节涉及很多的物理思想和物理方法，是运动学和动力学知识在平抛运动中的具体应用，可以多方面培养学生能力，提高学生科学素养。

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。

教学的总体目标、学生的情况：本节课主要采用的启发式教学方式和问题探究的教学模式，逐步引导学生认识事物的本质。

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。

教学过程中的关键环节：

本节课主要分为三大部分：

一是引导学生设计一些实验方案，通过交流，分析比较各实验方案的优点和不足，并据此和实验资源选择恰当的实验方案；

二是根据选择的实验方案，学生动手实验，描绘平抛运动的轨迹；

三是利用得到的平抛运动的轨迹，研究平抛运动的特点。

三维

教学目标

知识与技能：

（1）知道平抛运动的条件和相应控制方法；

（2）知道用实验获得平抛运动轨迹的方法；

（3）知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法；

（4）知道测量初速度时需要测量的物理量；

（5）会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。

过程与方法：

（1）通过学生设计实验，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）会用运动合成与分解的方法分析抛体运动；

（3）进一步掌握可以根据物体初速度和受力确定物体的运动规律；

（4）体会并理解在平面上应用牛顿定律的方法；

（5）学会化曲线为直线的物理思想和方法。

情感态度与价值观：

（1）鼓励学生去创新和实践，提倡多动脑、动手的创新精神，激发学生创新意识，对学生进行创新意识和创新品德的培养；

（2）在探讨实验方案时，不同学生可能有不同的想法，学生的特长和爱好可以充分发挥，让学生体验到提出问题和分析问题的愉悦；

（3）培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯；

（3）在上一节对平抛运动规律的学习的基础上，通过这一节学生的动手实验，将感性认识和理性思维相结合，使学生获得成功的体验；

（4）体会物理之美，仪器之美。

教学重点

描绘平抛物体运动的轨迹；研究平抛运动的特点

教学难点

描绘平抛物体运动的轨迹

教学资源

课文图5．4－2所示器材，或课文图5．4－3所示的器材，或平抛实验仪；斜槽、木板、白纸（可先画上坐标格或用坐标纸）支架等；刻度尺，数码相机，开口玻璃瓶，两个直玻璃管，吸管帽，红墨水等

教法设计

启发式教学，探究模式

课时安排

1课时

教学流程图

生活实例中的留迹法?物理留迹法?实验方案设计、分析与选择?学生动手实验?得到轨迹点或照片?描绘轨迹?判断轨迹?应用轨迹求初速度?课堂总结与回顾

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

课题引入：简单介绍“留迹法”在日常生活中的价值和应用，及其在本节课中的应用

第一部分

实验方案探讨：

学生设想各种对于平抛运动的留迹法，并相互交流讨论不同方法的优点和不足，

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。

第二部分

学生动手实验：

在选出本次实验描绘平抛运动物体轨迹的方法的基础上学生动手实验，描绘平抛运动的轨迹

第三部分：

研究平抛运动特点：利用得到的平抛轨迹：

1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线；

2．计算平抛物体的初速度

课堂练习

课堂小结

提问：你们旅游过吗？请一位同学描述某次旅游经过的主要地点。

板书学生所述地点图，用粉笔将这些点连起来，得到旅游路线图。

小结：两种轨迹图对应两种绘轨迹方法──粉笔的完整轨迹和旅游同学的由一系列点得到的旅游路线（轨迹）图。日常生活中还有成长日记，生活日记，森林迷路时做标记……

平抛运动在空中一瞬即逝，优美的曲线随即成为历史，没有留下什么具体的可供操作的东西，无法研究平抛运动。要详尽研究平抛运动的特点，必须先得到其运动轨迹。

提问：我们如何得到平抛物体的运动轨迹？可以从上述两种留迹法得到启发吗？请设计实验方案。

学生提出的方案可能有以下几种，引导学生分析各个方案：

（1）小球碰铅笔尖法：教材P12—参考案例1（下图）

（2）细水柱法，P12—参考案例2

（3）连拍照片法，教材P12—参考案例3

（4）用相机增长曝光时间，得到一段轨迹的照片

（5）过纸板小孔法，

（6）碰撞实验器，教师介绍仪器

（8）磁粉板留迹法（完整轨迹）

……

总结：

1．好的实验设计应兼顾哪些问题？

归纳总结：安全（人身和仪器）、成功率高、仪器简单，操作容易、误差小、效率高，可重复性强等等；

2．根据不同方案的分析，结合本校实际，选择恰当的方案──我们用碰撞实验器，和细水柱法。

借助PPT文件，显示下列问题

为在实验中得到较准确的轨迹，请思考下列问题：

1．我们的研究对象是什么？如何控制其条件？

2．如何保证每次实验v₀相同？

3．小球平抛的抛出点在哪？如何确定？

4．实验中与斜面轨道不光滑有关吗？为什么？

5．根据得到的实验轨迹点，如何描绘平抛运动的轨迹？

6．实验需要哪些器材或仪器？

教师个别指导，随时解答学生遇到的问题

如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？

提问：还有什么方法知道得到的轨迹是否是抛物线？

2．计算平抛物体的初速度：

（1）测量初速度时需要测量的物理量有哪些？

（2）如何推导平抛初速度的表达式？

（3）计算平抛运动的初速度

这节课你学到了什么？能否设计更好的实验方案？此节课我们用到了哪些物理方法和思想？

回忆，思考并回答问题

学生讨论，设计实验方案

学生交流方案，

1．指出各方案的优点，

2．指出各方案的不足，

3．如何改进方案

简单，方便，但在确定轨迹点时误差大，可以加竖直线减小误差

如果能保证初速度水平，用数码照相机拍照，效果可能很好（提供器材）

图象准确，但将不同图片合一需要计算机技术

方法简单 ，轨迹准确，但 长度有限，处理不方便

简单，方便，让小球速度垂直通过小孔可以减小误差

仪器设计巧妙，误差较小，考虑比较全面

着重理解铅垂线，水平仪，挡板的作用

完整的轨迹，但轨迹不清楚

学生思考，体会

讨论并回答：

学生动手操作实验

用碰撞实验器，

细水柱法

学生处理轨迹图象和处理数据，得出结论

方法1：用碰撞实验器得到的轨迹

在画出的x轴上由o点起取等距离的点，A1，A2，A3，A4，再由轨迹曲线测量出各点所对应的下降的高度，看这些高度的比值是否近似等于1：4：9……从而检查实验的结果误差的大小。

方法2：用细水柱得到的 照片：

用事先做好的方格图套在图片上，可以快速检验如图

y一x²图，判断是否 是过原点直线

根据坐标中轨迹上某点的xy，结合下式可求v₀，

得出实验结论：

（1）实验得到的轨迹是否是抛物线；

（2）平抛物体的初速度多大。

思考，计算，得出结论

并且课后动手实验

思考，回答

创设轻松愉快的情景

让学生体会“留迹法”在日常生活中的价值和应用，及其在本节课中的应用──重视方法

生发散思维，创新精神

交流中培养学生语言表达能力，分析问题的能力，培养学生合作与交流的精神，质疑精神和坚持原则，求真务实的态度

鼓励学生去创新和实践，提倡多动脑、动手的创新精神，对学生进行创新意识和创新品德培养过程，激发学生创新意识

体会物理方法与生活的紧密联系

体会此仪器的优点，体会物理之美

注重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

众中选优原则和联系实际的原则

知道平抛运动的条件和相应控制方法

通过分一系列思考题，加深对实验原理的理解，为后面的动手实验作好准备

培养学生动手动脑能力

会处理实验操作结果，进一步理解实验原理

知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法

进一步强调物理思想和方法──-化曲线为直线

会用运动合成与分解的方法分析抛体运动

理解实验目的，知道实验的意义，培养科学素养