人教版必修二《實驗：研究平拋運動》教學設計

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1、最新人教版必修二《實驗：研究平拋運動》教學設計 【教材和學情分析】 一、 教 材 分 析 《平拋物體的運動》這節(jié)內(nèi)容編排在學生學習了直線運動的規(guī)律和牛頓運動定律及 《曲線運動》和《運動的合成與分解》這兩節(jié)內(nèi)容之后 ，合既符合學生由易到難，由簡到繁 的認識規(guī)律，又保持了知識的結構性、系統(tǒng)性。 二、 學 生 分 析 1、高一學生認識事物的特點是：已經(jīng)開始習慣抽象邏輯思維 ，但思維還常常與感性經(jīng) 驗直接相聯(lián)系，仍需具體形象的來支持。 2、學生在沒有學習本節(jié)知識之前 ，已經(jīng)知道了牛頓運動定律、曲線運動、運動的合成 與分解等概念和方法，但沒有親身體驗過如何來具體的研究曲線運動。 本

2、節(jié)課主要采用實驗探究的教學模式 ，逐步引導學生認識事物的本質(zhì)。學生通過對實驗 中種種問題的探究，掌握科學認識物理規(guī)律的方法。 【教學目標】 1、知識與技能 (1)能描出平拋運動的軌跡。 (2)會計算平拋物體的初速度。 (3)結合運動分解的知識，明確兩個分運動的特點。 (4)知道判斷運動軌跡是否是拋物線的方法； 2、過程與方法 通過學生設計實驗，體會物理問題的探究思想和實驗設計思想 ，了解設計實驗的基本方 法；體會并理解在平面上應用牛頓定律的方法 3、情感、態(tài)度價值觀 (1)在上一節(jié)對平拋運動規(guī)律的學習的基礎上 ，通過這一節(jié)學生的動手實驗 ，將感性認 識和理性思維相結合，

3、使學生獲得成功的體驗，激發(fā)學生學習興趣和求知的欲望； (2)鼓勵學生去創(chuàng)新和實踐 ，提倡多動腦、動手的創(chuàng)新精神 ，激發(fā)學生創(chuàng)新意識，培養(yǎng) 學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新品德； 【教學重點】 1 / 8 平拋運動軌跡的描繪。 教教學難點】 判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線以及計算平拋物體的初速度。 【教學方法】 自主學習與實驗探究相結合，加深對平拋運動的感性認識。 【課時安排】1課時 【教學過程】 一、引入新課 提問：你們旅游過嗎？請一位同學描述某次旅游經(jīng)過的主要地點。 板書學生所述地點圖，用粉筆將這些點連起來，得到旅游路線圖。 小結：兩種軌跡圖對應兩種繪軌跡方法——粉筆的完整

4、軌跡和旅游同學的由一系列點 得到的旅游路線（軌跡）圖。 平拋運動在空中一瞬即逝，優(yōu)美的曲線隨即成為歷史，沒有留下什么具體的可供操作的 東西，無法研究平拋運動。要詳盡研究平拋運動的特點 ，必須先得到其運動軌跡。 提問：我們?nèi)绾蔚玫狡綊佄矬w的運動軌跡？可以從上述兩種留跡法得到啟發(fā)嗎？請設 計實驗方案。 學生提出實驗方案，引導學生分析各個方案： 二、新課教學 展示學習目標及實驗探究點（認真閱讀教材并結合實驗室實際情況選擇合適的實驗器材 和研究方法） 探究點1、如何獲得平拋運動的軌跡？ 探究點2、如何確定軌跡是否為拋物線？ 探究點3、如何根據(jù)已有的軌跡求出平拋的初速度 （一）、如

5、何獲得平拋運動的軌跡？ （認真閱讀教材，深刻理解以下三種參考方案，鼓勵學 生探索更多方案，選擇最適合自己的方案進行研究 ）. 【方案一】平拋運動演示儀 實驗器材： 斜槽、小球、木板、白紙（可先畫上坐標格）、圖釘、鉛垂線、直尺、三角板、鉛筆等。 8 / 8 實驗步驟： ①安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上 ，在木板的左上角固定斜槽 ，并使其末端保 持水平； ②調(diào)整木板：用懸掛在槽口的鉛垂線把木板調(diào)整到豎直方向 ，并使木板平面與小球下落的 豎直面平行且靠近，固定好木板； ③確定坐標軸：把小球放在槽口處，用鉛

6、筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點 0,0即為坐標原點，再利用鉛垂線在紙上畫出通過 。點的豎直線，即y軸； ④確定小球釋放點：選擇一個小球在斜槽上合適的位置由靜止釋放 ，使小球運動軌跡大致 經(jīng)過白紙的右下角； ⑤描繪運動軌跡：把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上 ，如果小球運動中碰到筆尖，用鉛筆 在該位置畫上一點用同樣的方法，從同一位置釋放小球，在小球運動路線上描下若干點. 注意事項： 1、應保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標紙的木板豎直，并使小球的運動靠近坐標紙但 不接觸； 2、小球每次必須從斜槽上同一位置無初速度滾下 ，在斜槽上釋放小球的高度應適當，使 小球以合適的水平初

7、速度拋出 ，其軌跡在坐標紙的左上角到右下角間分布 ，從而減小測量誤 差； 3、坐標原點（小球做平拋運動的起點）不是槽口的端點 ，應是小球在槽口時球心在木 板上的水平投影點。 【方案二】水平噴出的細水柱顯示平拋運動的軌跡 如圖倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細管 ，其中一根彎成 A TT： 水平噴出的細水柱 顯示平拋運動軌 跡。 ，不受 水平，且水平端加接一段更細的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出 ，在空中形成彎曲 的細水柱，它顯示了平拋運動的軌跡。設法把它描在背后的紙上就能進行分析處 理了。 插入瓶中的另一根細管的作用，是保持從噴嘴射出水流的速度不變，使其不隨

8、 瓶內(nèi)水面的下降而減小。這是因為該管上端與空氣相通 ，A處水的壓強始終等于大， 瓶內(nèi)水面高低的影響。因此 ，在水面降到A處以前的很長一段時間內(nèi)，都可以得到穩(wěn)定的細 水柱。 【方案三】頻閃照相 數(shù)碼相機大多具有攝像功能，每秒鐘拍攝約15幀照片?？梢杂盟臄z小球從水平桌面飛 出后做平拋運動的幾張連續(xù)照片。如果用數(shù)學課上畫函數(shù)圖象的方格黑板做背景 ，就可以 根據(jù)照片上小球的位置在方格紙上畫出小球的軌跡。 原實驗的不足之處 (1)斜面小槽配合豎直白紙法不易確定小球平拋運動的位置 ，實驗誤差很大，時間很長。 (2)水柱法的軌跡受空氣阻力影響大而且不穩(wěn)定。 (3)這兩種方法都沒有探究兩分

9、運動的性質(zhì)。 (4)數(shù)碼攝像機法成本太高不易推廣。 總之,3種方法都無法快速、準確地記錄小球平拋運動的位置 ，描出平拋運動的軌跡。匯 總討論結果，我們將采用以下方案來獲得： 方案一改進版 實驗儀器：平拋運動實驗器 (J2154)、學生電源、白紙、復寫紙 實驗步驟: 1.按照以下步驟準備實驗裝置 (1)將平拋運動實驗器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的拋射端處于水平位置。調(diào)節(jié)調(diào) 平螺絲，觀察重垂線，使面板處于豎直平面內(nèi)，裝置如圖所示。 (2)將白紙襯墊一張復寫紙，緊貼記錄面板用夾子固定在面板上，以斜槽末端為坐標原點 根據(jù)重垂線定下y坐標軸線，實驗完成后取下白紙再作出 x坐

10、標軸線 (3)把接球擋板拉到較上方的位置。 2 .鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運動，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋 出。 3 .下落的鋼球打在向面板傾斜的接球擋板上 ，同時在面板上留下一個印跡點。 4 .再將接球擋板向下拉一小段 ，重復上述操作方法，打出第二個印跡點，如此繼續(xù)下拉 接球擋板，直至最低點，即可得到平拋的鋼球下落時的一系列跡點 (一般取5、6個點)。 5 .變更定位板的位置，即可改變鋼球平拋的初速度 ，按上述實驗操作方法，便可打出另 一系列跡點。 6 .取下記錄紙，將各次實驗所記錄的點分別用平滑曲線連接起來 ，即可得到做平拋運動 的軌跡圖線。 數(shù)據(jù)處理：

11、白紙左上角即為坐標原點 。，上邊緣為X軸，左邊緣為Y軸；把各點用平滑 曲線連接起來；量出各點的高度和水平距離 ，計算出初速度，最后算出平均值。 實驗誤差來源 1、如何保證小球的運動是平拋運動？ 2、如何保證小球每一次都以相同的速度水平拋出？ 3、如何確定小球平拋的初始位置？ 4、小球受空氣阻力 應對措施 1、應保持斜槽末端的切線水平 . 2、小球每次必須從斜槽上同一位置無初速度滾下 ，在斜槽上釋放小球的高度應適當 使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標紙的左上角到右下角間分布 ，從而減小測量 誤差； 3、坐標原點（小球做平拋運動的起點）不是槽口的端點 ，應是小球在

12、槽口時球心在 白紙上的水平投影點。 4、實驗中選取密度大的小金屬球 問：改進版與原版有什么優(yōu)點? 答：得出的用來描軌跡的點的豎直距離按 h、3h、5h、7h,根據(jù)平拋運動的特點，相 （二）、如何確定軌跡是否為拋物線? （認真閱讀教材，按照以下步驟進行操作 鄰兩點間的時間間隔應該是一樣的。 實驗的理論探究: 2、取一點m的坐標代入方程可求出 a直 1、軌跡上各點坐標應該滿足 3、再在軌跡上任取其它的一些點，量出坐標代入方程，求出不同的點是 看看是否一樣，若各組的a值差不多，則說明軌跡是一條拋物線。 1 2 3 4 5 水平位移x 豎直位

13、移y 遜（a=y/x2） 請同學們完成下面表格，驗證a直: （三）、如何根據(jù)已有的軌跡求出平拋的初速度? 實驗的理論探究： 1、在軌跡上取一個點量出它的水平位移 x和豎直位移y 2、由y=gt2/2求出時間 3、由vo=x/t求出初速度 思考：M應該離原點較近還是應該較遠？ 擴展探究：若初始位置不知道，能否求出平拋的初速度呢？ 取兩段相等的水平位移，則兩段時間相同。 由y2 - yi=gt2可得出時間t; 再由V0=x/t求出初速度。 例1如圖所示是研究平拋運動的實驗裝置簡圖 ，圖是實驗后白紙上的軌跡圖。 ⑴ 說明圖中的

14、兩條坐標軸是如何作出的。 ⑵ 說明判斷槽口的切線是否水平的方法。 ⑶實驗過程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運動的軌跡 ，進行這一步 驟時應注意什么? 提示 回顧該實驗的操作步驟及注意事項 ，對照分析即得。 解析 ⑴ 利用拴在槽口處的重錘線畫出 y軸，x軸與y軸垂直。 ⑵ 將小球放在槽口的水平部分 ，小球既不向里滾動，也不向外滾動，說明槽口的末端是 水平的。 ⑶應注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。 小結 正確畫出坐標軸是研究平拋運動特點的必要準備 ，關鍵在于利用重垂線畫出 y軸 和確定坐標原點的位置。 例2在“研究平拋物體的運動”的實驗中 ，某同學只在豎直板面上記下

15、了重 錘線y的方向，但忘記了平拋的初位 置,在坐標紙上描出了一段曲線的軌跡 ，如圖所 示?，F(xiàn)在曲線上取 A B兩點，量出它們到y(tǒng)軸的距離,AA =xi, BB 二地，以及AB的 豎直距離h,用這些可以求出求得小球平拋時的初速度為多大？ 提示根據(jù)平拋運動的兩個分運動的規(guī)律，列方程求解。 解析 設小球到達 A點時，運動時間為ti,豎直方向的位移為 yi；到達B點時，運動時間 為t 2,豎直方向的位移為 y2O根據(jù)平拋運動的規(guī)律有 1 2 1 2 其中 y2-yi=h, 嗎=一克;) 所以 ，一 1 小結 平拋運動水平方向的分運動為勻速直線運動 ，豎直方向

16、的分運動為自由落體運 動。有此列出方程求解，即可求得其初速度。 三、小結 1、鞏固了平拋運動的知識； 2、掌握了獲取平拋運動軌跡的方法； 3、探究了研究平拋運動規(guī)律的方法； 4、體驗到了科學的研究問題的方法。 四、課堂大練兵 1、在做“研究平拋運動”的實驗時 ，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外 ，下列器材中 還需要的是 A.游標卡尺 B.秒表 C.坐標紙 D.天平 E.彈簧秤 F.重垂線 二、右圖為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分 圖中背景方格的邊長為 5cm,如果取g=10m/s2, 那么：(1)閃光頻率是 Hz (2)小球運動中水平分速度的大小是 m/s 四、板書設計 1、實驗目的： 2、實驗原理： 3、實驗步驟 五、作業(yè) 1 .見課本片P15問題與練習1、2題和導學案中“練一練”和“選一選”。 2 .課下設計其他實驗方案 六、課后反思