实验探究平抛运动的教学设计

实验：探究平抛运动的教学设计普通高中物理新课程标准指出：高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能， 培养其科学探究能力， 使其逐步形成科学态度和科学精神。高中物理人教版必修 2 第五章第三节实验：探究平抛运动教学设计如下：一、设计思想：以学生为中心，注重生生互动、师生互动。在教师引导下充分让学生大胆猜想、自主设计，利用小组讨论、汇报交流、相互合作，全面体验和感悟实验探究的各个环节， 培养学生的自主探究、 合作学习的能力。 针对研究问题 平抛运动，引导学生进行实验方案的设计，通过交流比较，设计出既与教材相联系，又不被教材所束缚的创新实验方案，突出学习与创新相结合的教学理念。二、教材分析实验：探究平抛运动系人教版高中物理新课标的共同必修模块物理 2 的“曲线运动”部分第三节，本节内容需要两个课时，第一课时：实验设计，第二课时：实验操作，本次教学设计是第一课时的内容。本节专门研究一种简单的曲线运动：平抛运动。这部分内容与老教材内容有了本质的区别，对实验的分析不是课本上给出来的， 而是要让学生自己探究出来。因此，本节内容重点应落实在“探究上”，培养学生探究性学习能力、自主性学习能力。以落实新课标的好素材。三、学情分析通过前面知识的学习， 学生已经知道了和运动、 分运动以及运动的合成与分解遵循的规律；知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法； 通过一个学期多的学习， 学生已经具备了初步的实验设计能力， 已经能用基本器材来研究物体的运动。四、教学目标（一）、知识与技能1、用不同的器材组合设计出不同的方案2、对设计出的方案进行评价与改进（二）、过程与方法学生自主设计的实验方案，经生与生间的交流、讨论，教师再进行引导得出较合理的多种方案。（三）、情感、态度与价值观通过实验设计探究，培养学生的设计探究兴趣与热情，体验到探究自然规律的艰辛与喜悦，培养学生自主学习与他人合作精神。五、教学重点和难点重点： 1、学会借鉴前面所学的研究方法2 、学会设计实验方案难点：设计方案六、教学方法探究、讨论、交流、谈话七、教学过程（一）、新课引入师：通过上一节课的学习，我们知道了平抛运动。下面一起回顾一下：（ 1）、什么是平抛运动？（ 2）、平抛运动的轨迹是什么？（ 3）、平抛运动我们可分解成水平方向和竖直方向， 它们各做什么运动？ （教师提问，学生回答，复习平抛运动的知识）师：为了用实验方法描绘出平抛运动轨迹，请同学们自主设计出实验方案。（二）、新课教学（ 1）、用以下器材设计一个或多个实验方案来得到平抛运动的轨迹：斜面小槽、小钢球、粘了坐标纸的木板、铅笔、数码照相机、带水平喷嘴的瓶子（盛有水）、玻璃板、水彩笔（2）、要求：a、分组讨论b、设计好后每组选个代表对本组设计方案进行介绍，其他同学进行评价或提出改进的建议。（3）、通过教师引导，同学交流、讨论、谈话，可得出以下方案：方案一：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，用平滑曲线连接起来就能得到小球做平抛运动的轨迹。方案二：用水平喷出的水流来显示平抛运动的轨迹， 在水流后面放置一块玻璃板，用彩笔描出身故刘的轨迹。方案三：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位置，连接起来就得到小球做平抛运动的轨迹。（4）、学生分三组分别依据三个方案描绘平抛运动的轨迹。（ 5）、每个小组选一位学生介绍本组实验过程中出现的问题，注意事项。八、问题与研讨学生可能还有其它方案，教师可以和学生一起进行分析、评价。九、平抛运动实验数据处理方法（一） x 、y轴都画出，坐标原点未画出的数据处理例1. 在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为 L 1.25cm ，若小球在平抛运动途中的几个位置如图 6中的 a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为 v0 =_（用 L，g表示），其值为 _（取g=9.8m/ s2 ）。图 1分析与解： 根据题意，仔细审查图中a、b、c、d 四点的相对位置，发现相邻的两点间的水平距离均为 2L，这里就隐含着 “物体在相邻的两点间运动时间相等”的条件，设这相等时间为 T0 ，由于竖直方向是加速度为 g的匀加速运动，由 S aT 2 可得 L gT02 ，再由水平方向是匀速运动得 2 L v0T0，联立上述两式解得v02 Lg0.70m / s 。（二） .y 轴画出， x 轴和坐标原点都未画出的数据处理y例 2. 某同学在做平抛物体运动的实验时，不慎未定好原点，只画了竖直线，而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹，如图 2 所示。依此图只用一把刻度尺，如何计算出平抛物体的初速度 v0?分析与解： 为了求出平抛物体的初速度，要画出三条等距y（ x）、平行于 y 轴的竖直线与轨迹交于 A、B、C 三点，如图 3 所示。然后分别过 A、B、C 三点作三条水平直线， A、B两点竖直距离为 y1,A 、B两点竖直距离为 y1,A 、C两点竖直距离为和yy22 y1gT 2 , 解得： v0xg /y22y1 .（三） .x 轴画出， y 轴和坐标原点都未画出的数据处理例 3. 某同学做 “研究平抛运动规律” 的实验时，只在白纸上画出了与初速度 v0 平行的 Ox 轴，以及做平抛运动小球的一部分轨迹，忘了画坐标原点和Oy轴，如图 4 所示。在这种情况下，若只用刻度尺，如何求得图 2Axxy1By2C图 3y2, 由xv0T图 4该小球的初速度 v0？（1）写出测量的主要步骤和需要测量的物理量，并在图上标出有关物理量的符号；（ 2）用测得的物理量和有关常量，写出计算该小球初速度v0 的表达式v0=.分析与解： (1) 在该运动轨迹上取相邻的两个点间的水平距离相等的三个点 A、B、C； 测出相邻两个点间 的水 平距离 x 和相 邻两 个点 间的 竖直距离Oxxxy1y1和 y2 ,设y | y2y1 |y2g(2)y gT 2x v0 Tv0xy图 5（四）利用频闪照片进行数据处理例 4. 如图 6 所示，是用闪光灯照相法摄的一个平抛小球的照片，照相机每隔相等时间曝光一次，拍照时，不能保持底片的上边缘是水平，请用合理的办法确定图中重力加速度方向（保留作图痕迹） 。若图距与实际距离之比为 1：10。在这种情况下， 若只用刻度尺，如何求得该小球的初速度 v0 和曝光时间间隔 T？( 重力加速度 g 已知 )（1）写出测量的主要步骤和需要测量的物理量，并在图图 6上标出有关物理量的符号；xx（2）用测得的物理量和有关常量，写出计算该小球初速度 v0 的表达式 v0=.xy1分析与解：（1）把首末两点相连并且三等份，各等份点与对应顺序的照片上的点相连，即是重力加速度所在的直线，并标明方向 .y2y（2）用刻度尺测出图中的x 和 y1 、y2, 则有 :图 710 x v0T , 10 y2 10 y1gT 2解得 ,10 y210 y1v0 10x0gTg10y110y2