《实验:探究平抛运动》的教学设计(2)

2019-02-21 01:18

【教学难点】

能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动的一般规律。 【教学方法】

举例、分析推理、实验验证、总结归纳等

【教具】平抛竖落仪、平抛水平仪、小钢球、粉笔头、多媒体

十、教学后记

重点关注学生设计过程中遇到的问题和新颖之处,便于以后教学中借鉴。

一、教学设计说明:

1.教材处理。

本节教材是学生第一次利用运动的合成与分解知识解决实际问题的具体实例,是对运动合成与分解知识的深化、巩固和应用。因此,应使学生能在教师的引导下,主动地获得知识——这既有利于调动学生的积极性,也有利于使学生获得成就感。所以,本教案在设计时将平抛运动的性质、公式的推导、规律的得出都交给学生自主探究完成。

2.重视科学方法教育。

本节教材体现了研究自然规律的科学方法——数学推导和科学实验相结合的方法。教材给我们从理论和实验两个方面提供了素材。所以,做好演示实验是关键,通过实验,培养学生观察、分析、归纳能力,并结合探究实践中设计《用尺测量玩具手枪射出时的速度》,注重培养学生运用平抛运动规律解决问题的能力、实验设计能力和实践能力。另一方面,进行物理科学研究方法的熏陶。以研究平抛运动规律为中心而展开的本节课教学中,突出了一条研究物理科学方法的一般主线:观察现象,初步分析 猜测 实验研

究 总结规律 规律的运用。使学生领会研究物理规律的一般方法,其重要性并不亚于具体物理知识的学习,为学生终身学习奠定了基础。

3.体现新课程的教育理念。

①从教学目标的三个维度来设计课堂教学并贯穿于整个课堂教学中,在探究实践中(研究性学习)将这一目标融为一体并得到具体检验;②重视科学探究质量的提高;③突出学科特点,最大限度地发挥实验在物理课堂教学中的重要作用(四个演示实验、一个模拟实验);④优化教学手段,适度运用多媒体辅助手段,提高了课堂的教学效益。 二、设计方案:

[教学目标]

知道平抛运动的特点是初速度方向为水平,只在竖直方向受重力作用。运动轨迹是抛物线。理解平抛运动是匀变速曲线运动,其加速度为g。理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动,并且这两个运动并不互相影响。会用平抛运动的规律解答有关问题。 [教学的重点与难点]

重点:知道平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。掌握平抛运动的规律及相关计算。

难点:对平抛运动的两个分运动的理解。 [教学方法]

实验演示法、讲解法、讨论法、归纳法相结合。 [教学器具]

平抛运动演示仪、频闪照片课件、平抛竖落演示器(自制)。 [教学过程]

1.引入新课(复习旧知)

上节课我们学习了运动的合成与分解,知道了:两个直线运动的合运动可以是曲线运动,一个曲线运动也可以分解为两个方向上的直线运动。这节课我们要讨论的就是一种这样的运动。

[教师]先观察一个实验(展示课题,观察现象)。 [演示1]将一个小球沿水平方向抛出。 观察思考:

①小球的运动轨迹是直线还是曲线?(学生:曲线)

②小球抛出以后,若不考虑空气阻力,小球受力情况怎样?(学生:只受重力作用) 引导学生分析:如无重力作用,则小球做水平匀速运动;如无初速,则小球做自由落体运动,根据运动的独立性原理,平抛物体同时参与这两个运动。

实验中小球的运动轨迹是曲线,这个曲线运动有什么特点和规律呢? 2.新课教学

(一)、平抛物体的运动

1.平抛运动:水平抛出的物体只在重力作用下的运动。

形成平抛运动的条件:①物体具有水平方向的初速度。②物体在运动过程中只受重力。 [教师]为什么说平抛运动是一种曲线运动?

[学生]做平抛运动的物体所受的作用力(重力)的方向与速度的方向不在同一直线上,所以做曲线运动。而且只受重力(恒力)作用,所以是匀变速曲线运动,其加速度为g。

2.平抛运动的运动性质:是一种匀变速曲线运动,其加速度为g。 [教师]如何用现有的知识来处理解决这种曲线运动呢?(科学猜测)

[学生]平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 3.平抛运动的分解(实验探究) (1)理论分析:

水平方向:初速度为v0,不受力 以初速度v0做匀速直线运动。

竖直方向:初速度为零,只受重力 做自由落体运动。 这个分析对不对呢? (2)实验验证:

[演示2]①平抛运动的竖直分运动是自由落体运动(实验装置如图1所示)。

图1 图2

其中一个球向水平方向抛出,做平抛运动;另一个球做自由落体运动。听两个球第一次击地的声音是否同时发出?

现象:两球同时落地。

实验表明:平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。

[演示3]②平抛运动的水平分运动是匀速直线运动(实验装置如图2所示)。 在平抛竖落演示器的两个斜槽上的电磁铁上各吸住一个小钢球A和B,切断电源后,A离开水平末端后做平抛运动,B进入水平轨道后匀速运动。

现象:A、B两球同时到达演示器右下方的小杯中(听声音)。

[教师]由于两球运动时间较短,空气阻力和轨道对B 球的摩擦阻力不计,B球的运动可视为匀速运动。A、B从释放到斜槽末端水平部分的高度差相同,故A球抛出时的水平初速度与B 球沿水平轨道运动速度相同,再由A、B运动时间相同,可推断平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。

(3)计算机模拟频闪照片(课件)。(平抛运动与自由落体运动、匀速直线运动对比) 分析频闪照片:在竖直方向上,尽管两个小球在水平方向上的运动不同,但它们在竖直方向上的运动是相同的,都是自由落体运动,即经过相等的时间,落到相同的高度。在水平方向上通过相等的时间前进的距离相同,即水平方向是匀速的。并由此说明平抛运动的两个分运动是同时的,独立进行的,竖直方向的运动与水平方向的运动互不影响。

(4)实验结论:

平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。

平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。

所以,平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。 至此,知道了平抛运动的特点,那么我们能否进一步找到平抛运动的规律呢? (二)、平抛运动的规律(得出规律)

[教师]知道了平抛运动的特点,如何求出平抛物体在任一时刻t的位置坐标x和y? 展示情景:一个初速度为v0=20m/s做平抛运动的物体从抛出开始以后每经过1s时的情况,如下表所示。试找出x与t以及y与t的关系。

t/s x/m y/m 1 20 5 2 40 20 3 60 45 4 80 80 ? ? ? 取水平方向为x轴,正方向与初速度v0的方向相同;取竖直方向为y轴,正方向向下;取抛出点为坐标原点。

引导学生作出y—x图象(平抛物体运动的轨迹如图3所示),并通过实物投影仪展示学生作图的成果,交流评价。

图3 图4

1.位置坐标:

物体在任何时刻t的位置坐标可由下面的公式求出:

x=v0 t y= gt2

由图可知,平抛运动的轨迹是曲线;由x=v0t, y= gt2消去t,得:y= x 。 可见,平抛运动的轨迹是抛物线。

[教师]对于这个曲线运动,又如何求出它在任意时刻的速度? 2.瞬时速度(由学生推导归纳得出): ①速度的大小: 水平方向:vx=v0

竖直方向:vy=gt

t秒末的速度vt的大小:vt= = 。 ②速度的方向:

用vt与x轴的正方向的夹角表示: tanθ= =

3.飞行时间:

由竖直方向分运动即自由落体运动决定,而与水平方向的分运动无关。由y= gt2 得:t= 。

(三)、例题精析

例1.如图5所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S;被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。则该实验现象说明了A球在离开轨道后( )

A.水平方向的分运动是匀速直线运动 B.水平方向的分运动是匀加速直线运动 C.竖直方向的分运动是自由落体运动


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