5.3 实验：《研究平抛运动》教学设计

【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，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拓展的设计，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

【教材和学情分析】

一、教材分析

　  《平抛物体的运动》这节内容编排在学生学习了直线运动的规律和牛顿运动定律及《曲线运动》和《运动的合成与分解》这两节内容之后，它既符合学生由易到难，由简到繁的认识规律，又保持了知识的结构性、系统性。　　

二、学情分析

　　1、高一学生认识事物的特点是：已经开始习惯抽象逻辑思维，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象来支持。

　　2、学生在没有学习本节知识之前，已经知道了牛顿运动定律、曲线运动、运动的合成与分解等概念和方法，但没有亲身体验过如何来具体的研究曲线运动。

本节课主要采用实验探究的教学模式，逐步引导学生认识事物的本质。学生通过对实验中种种问题的探究，掌握科学认识物理规律的方法。

三、教学目标：

1.学科概念与规律：

（1）知道用实验获得平抛运动轨迹的方法；

（2）知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法；

（3）知道测量初速度时需要测量的物理量；

（4）会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。

2.学科处理思路与处理方法：

（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）体会运用数学方法证明轨迹是抛物线的方法的思想：

（3）进一步掌握计算物体初速度的方法；

（4）学会化曲线为直线的物理思想和方法。

3物理学科对学生的影响：

（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）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。

【学习重点】

平抛运动轨迹的描绘。

【学习难点】

判断平抛运动的轨迹是不是抛物线以及计算平抛物体的初速度。

【学习方法】

自主学习与实验探究相结合，加深对平抛运动的感性认识。

【课时安排】1课时

【学习过程】

复习回顾

提问：（提问学生，回答平抛运动概念和规律）

1、什么是平抛运动？

2、平抛运动的规律是什么？                                       

一、引入新课（多媒体动画）

问：你见过飞机投炸弹吗?

下面我们做一个小游戏：飞机投弹

请一位同学到白板前操作，有两次机会。

问：容易击中目标吗？

要想准确击中目标，我们本节还得继续研究平抛运动

二、新课学习

（一）、实验的理论探究(提问学生回答)

探究点1、如何确定轨迹是否为抛物线？

（1）、轨迹上各点坐标应该满足  y= a x²

（2）、取一点M的坐标代入方程可求出a值

（3）、再在轨迹上任取其它的一些点，量出坐标代入方程，求出不同的点的a看看是否一样，若各组的a值差不多，则说明轨迹是一条抛物线。

探究点2、如何根据已有的轨迹求出平抛的初速度？

（1）、在轨迹上取一个点量出它的水平位移x和竖直位移y

（2）、由y=gt²/2求出时间

（3）、由v₀=x/t求出初速度

思考：M应该离原点较近还是应该较远？

（二）、实验的操作探究

1、请同学们研究实验室提供的实验器材，根据器材探索确定实验方案。

实验器材:

平抛运动试验器、小球、白纸、铅垂线、直尺、复写纸等。

实验装置：

2、实验过程：（提问学生回答，老师强调注意事项，学生分组完成后展示各组描出的轨迹）

（1）、调整实验仪器：

将斜槽末端调节到水平；根据仪器上的重锤线将实验板调节到竖直。将复写纸铺到白纸上面并固定在竖直板上。

（2）、确定坐标轴和小球的释放高度：

根据装置确定小球平抛的起点，从而确定坐标轴；选择合适的释放高度，使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角。

（3）、描绘运动轨迹：

让小球从同一高度滚下，调节水平横杆的高度，在白纸上打出若干个点迹，取下白纸，描出轨迹。

请同学们完成下面表格，验证a值：(借助于excel表格处理实验数据)

3、分析实验误差的来源：（分组讨论，提问学生回答）

（1）、如何保证小球的运动是平抛运动？

答：应保持斜槽末端的切线水平，固定有坐标纸的实验板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触；

（2）、如何保证小球每一次都以相同的速度水平抛出？

答：小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下， 在斜槽上释放小球的高度应适当；

（3）、如何确定小球平抛的初始位置？

答：坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在竖直板上的水平投影点。

(4)、斜槽和小球的摩擦是否会增加实验误差？

答： 斜槽和小球的摩擦不会增加实验误差

（三）、实验探究扩展

1、其它研究平抛运动的实验方案还有那些？

（提问学生回答）

【方案二】水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹

如图，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。

插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度不变，使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。

2、探究：若初始位置不知道，能否求出平抛

   的初速度呢？

取两段相等的水平位移，则两段时间相同。

由y₂ - y₁=gt²可得出时间 t;

再由v₀=x/t 求出初速度

三、反馈练习：

1、在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？（       ）

•        A．斜槽轨道必须光滑

•        B．斜槽水平轨道必须水平

•        C．每次要平衡摩擦力

•        D．小球每次应从斜槽同一高度释放

2、在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图5-15中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度计算公式v₀=_______(用l、g表示)，其值是________。（g取9.8m/s²）

四、小   结

1、巩固了平抛运动的知识；

2、掌握了获取平抛运动轨迹的方法；

3、体验到了科学的研究问题的方法。

五、板书设计

1、实验目的：

2、实验原理：

3、实验过程：

4、实验扩展：

六、作   业

1.见课本片P₁₅ 问题与练习1、2题

2.课下设计其它实验方案

七、课后反思

本节内容重点应落实在探究上而不是规律上，课堂教学过程应以探究为主要线索；重视对学生方法的点拨。本节课由于探究过程较多，与学生知识基础和动手能力有较大关联，课堂弹性较大，完成难度也比较大，课教学过程中教师要把握好节奏，创设情景、巧妙设问、恰当启发、适时引导，留给学生充分发挥想像的时空，对学生提出的研究方案，教师应给于必要的肯定，并帮助学生完善方案。