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《实验：研究平抛运动》教学设计

江西省新余市第四中学    胡博

一、实验教学目标

（一）教材简析

    本节课是人教版物理必修二第五章第三节的内容，是对前两节《曲线运动》及《平抛运动》知识的深入应用，进一步加深了学生对曲线运动特点的理解，为今后处理斜抛和类平抛运动，尤其是对今后要学的带电粒子在偏转电场中做类平抛运动的研究提供了有力的处理方法，平抛运动的处理方法也是物理高考必考的内容，具有重要意义。

（二）教学目标

根据对教材的理解、结合学生的实际情况、渗透我校学案导学的教学理念，提高学生学习效率为目的，我从以下三个方面确定教学目标。

1.知识与技能

（1） 知道平抛运动的条件及相应的控制方法。

（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） 知道根据轨迹计算初速度的方法。

2.过程与方法

（1）通过实验设计描绘平抛运动的轨迹及测量初速度，培养学生的实验设计能力。

（2）通过对平抛运动轨迹的分析，培养学生数据分析与处理能力。

（3）通过分组实验培养学生的交流、合作能力，掌握用实验与理论结合基本思想和方法。

3.情感、态度与价值观

（1）利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”、“化繁为简”的思想。

（2）通过实验设计探究，培养学生的设计探究兴趣与热情；体验到探索自然规律的艰辛和喜悦；培养学生主动与他人合作的精神。。

（三）教学重点和难点

1.教学重点：判断平抛运动轨迹的方法和初速度的测量。

2.教学难点：平抛运动实验的探究过程及怎样获得平抛运动的轨迹及初速度的数学计算，误差分析,注意事项。

二、实验方法设计

（一）教学方法：运用实验探究的教学模式；教师启发引导；小组分组讨论，合作探究，逐步引导学生认识平抛运动的本质。

（二）教学手段：实验、多媒体辅助（PPT展示）及学案导学。

（三）学习方法：以学生合作学习和探究性学习为主，自主学习（导学案预习）和老师指导为辅的学习方式进行实验探究。

（四）能力培养：培养学生的逻辑思维能力及数据处理能力、计算能力和总结归纳的能力，最终提高学生的实验素养能力。

三、实验内容与教学过程设计

（一）导入新课

情境引入

提问：飞机投弹如何才能准确击中目标呢?

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。引入新课。

老师：通过导学案和课本的预习，本节课《实验：研究平抛运动》的实验目的是什么？（小组讨论，请学生回答）

学生：小组抢答，老师加以补充。

实验目的：1.描绘平抛物体的运动轨迹，并验证轨迹是一条抛物线。

          2.根据测量到的数据结合平抛运动的理论规律计算初速度。

（二）讲授新课

展示实验探究点(学生通过对导学案和课本预习并结合实验室实际情况选择合适的实验器材和研究方法)

探究点：1、如何得到平抛运动的轨迹？

        2、如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？

        3、根据实验数据如何得出平抛运动的初速度？

1.如何获得平抛运动的轨迹？

平抛运动演示仪

（1）师生交互认识实验器材。

（2）师生互动设计实验方案。

实验装置（示意图）：如图1所示。                     

图1

设计意图：利用多媒体的强大功能，师生互动，更好的帮助学生认识器材，学会使用器材。

（3）学生实验

实验步骤：

①   调节仪器底座螺丝，观察水平仪，直至调到底座水平。

②   让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，记录小球做平抛运动的轨迹；。

设计意图：以老师为指导，学生为主体的教学理念。

2.根据测量数据怎样确定平抛运动的轨迹是否为抛物线？

设计意图：平抛运动竖直方向位移与水平方向位移的关系的图线为曲线，很难看出它们之间的关系，提示学生化曲为直的思想，做出竖直方向位移与水平方向位移的平方之间的关系图,可见y与x²成正比。考查学生的数据获取、数据处理及计算能力，注意单位换算和有效数字的选取，可采用计算器或者excel处理数据。

老师巡回指导，参与到各小组的实验中。根据不同小组的情况，给予不同的指导。

提示学生将实验数据记录在表格中：

学生根据表格中的数据利用计算机电子表格作图功能得出y-x²散点图，初步观察，如近似为一条直线则可说明轨迹是抛物线。

3. 如何进一步结合平抛运动的理论规律计算初速度？

设计意图：通过精确的实验数据结果与理论规结合，计算平抛运动初速度。理论指导实践是中学实验教学的重要教学目标，也是学生应该掌握的研究科学的基本思想和方法。

图像法（图像处理技巧）：利用电子表格绘图功能的直线拟合可以得出图象的斜率（即比例系数）k = _______

比例系数k =  

计算可得平抛初速度v₀ =  _______

（三）课堂小结

(1)回顾实验中的注意事项和误差分析。

(2)对学生的实际操作情况进行点评（主要从学生的预习程度、问题探讨，有没有建设性提议或问题，小组合作，数据测量，数据处理，归纳总结等进行评价）。

设计意图：指出学生实验的优点及不足，激发学生探究实验的欲望。

（四）检测训练——实验原理及实验步骤

  [例题]为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据如下表：

（1）为探究水平射程与高度的关系，可以用表中序号为　1　、　3　、　5　的实验数据；

（2）水平射程x与抛出点h的关系为　C　

A．x ∝  h  B．x ∝    C．x ∝   D．x ∝ ．

【分析】实验探究时应采用控制变量法进行实验，即应控制其它变量不变，探究其它两个变量的关系；

【解答】解：（1）若探究水平射程和高度的关系，应保持初速度不变，可用表中序号为1、3、5的实验数据．

（2）水平射程x=v₀t，而h=gt²，将两式合并，则有x=v₀，所以x∝，故C正确，ABD错误．

设计意图：解决本题的关键掌握实验探究的方法，若研究三个量的关系，应控制一个量不变，注意平抛运动处理规律。

四、教学反思与自我评价

课堂引入新颖，把物理和实际联系起来，不枯燥，源于生活，用于生活，学生学习轻松有趣。此课是实验课，所以在在培养学生能力方面做了很详细的设计与安排，既有实验方案设计，又有实际动手操作，还有对操作结果的处理，充分体现以学生为主体，培养学生能力的教学思想，同时强化物理仪器设计中的每个细节，既可以让学生对物理知识知其所以然，还能让学生意识到细节的价值，要关注细节。在处理实验时，由于学校的平抛演示仪器比较陈旧，误差很大且功能有所欠缺，所以用改进后的平抛运动轨迹记录仪记录平抛运动轨迹，再对轨迹进行处理，取得了非常好的效果，同时可以以此激发学生创新实验，关注生活，充分利用资源的兴趣。

江西省新余市第四中学

胡博