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1、《實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動(dòng)》的教學(xué)設(shè)
東光縣第一中學(xué) 鄭樂樂
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一、設(shè)計(jì)思路
為了讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考,并且通過多樣化的教學(xué)方式,幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能;培養(yǎng)其科學(xué)探究能力,合作學(xué)習(xí)的能力,針對(duì)研究問題——平拋運(yùn)動(dòng),我利用小組討論、匯報(bào)交流、相互合作的方法來全面體驗(yàn)和感悟?qū)嶒?yàn)探究,描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,并計(jì)算物體的初速度。以學(xué)生為中心,注重生生互動(dòng)、師生互動(dòng),在教師引導(dǎo)下充分讓學(xué)生大膽猜想、自主設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出既與教材相聯(lián)系,又不被教材所束縛的創(chuàng)
2、新實(shí)驗(yàn)方案,突出學(xué)習(xí)與創(chuàng)新相結(jié)合的探究式教學(xué)理念。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一) 、知識(shí)與技能
1、研究平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度
3、對(duì)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)與創(chuàng)新
(二)、過程與方法
??? 學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案,經(jīng)生與生間的交流、討論,教師再進(jìn)行引導(dǎo)得出較合理的多種方案。
(三)、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
???? 通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究,培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)探究興趣與熱情,體驗(yàn)到探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與他人合作精神。
三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):1、如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行
???? 2、學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
3、 難點(diǎn):設(shè)計(jì)方案
四、教學(xué)資源
書籍、資料、網(wǎng)絡(luò)等。
五、 教學(xué)流程圖
知識(shí)回顧
提出問題:如何得到運(yùn)動(dòng)軌跡及初速度
處理問題:實(shí)驗(yàn)探究
設(shè)計(jì)方案
分組實(shí)驗(yàn)
處理數(shù)據(jù)
描述軌跡
計(jì)算初速度
六、教學(xué)過程
(一)、新課引入
4、
提問:通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道了平拋運(yùn)動(dòng),下面一起回顧一下:
(1)什么是平拋運(yùn)動(dòng)?
(2)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么?(給學(xué)生總結(jié)一下)
(3)那么平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡我們?cè)鯓油ㄟ^實(shí)驗(yàn)來得到呢?
下面我們通過實(shí)驗(yàn)描繪出平拋運(yùn)動(dòng)軌跡并計(jì)算初速度,請(qǐng)同學(xué)們自主設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案,并且進(jìn)行討論計(jì)算,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
(二)、進(jìn)行新課
提出問題:(1)如何得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡?
(2)如何判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線?
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度?
(三)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
提問:同學(xué)們,你們有哪些方案來研究平拋運(yùn)動(dòng)呢?
小組討論、
5、閱讀教材、交流,匯總設(shè)計(jì)的方案。
結(jié)論:
方案(1):利用斜面小槽等器材,讓鋼球從斜槽上滾下,沖過水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)
方案(2):用數(shù)碼相機(jī)記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡
方案(3):將裝滿水的飲料瓶倒置,在瓶塞內(nèi)插入兩根細(xì)管,其中一根彎成水平向外噴水
由于器材有限,以方案(1)來做探究實(shí)驗(yàn),方案(2)(3)有條件的同學(xué)可以課后進(jìn)行
問題1:如何確保初速度水平
問題2:實(shí)驗(yàn)中需要多次描點(diǎn),如何保證軌跡的一致性?
問題3:在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)哪些物理量?需要用到什么器材?
通過教師引導(dǎo),同學(xué)交流、討論。
結(jié)論:讓小球每次從斜槽上同一高度滑下,從末端水平拋出,由于在水
6、平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng),確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等的一些點(diǎn)的坐標(biāo),研究物體在豎直方向運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律,證實(shí)或驗(yàn)證猜測(cè),通過多次實(shí)驗(yàn),在豎直的背景方格紙上記錄了小球所經(jīng)過的多個(gè)位置,用平滑曲線連接起來就能得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡;并記錄數(shù)據(jù)計(jì)算初速度。
實(shí)驗(yàn)裝置:
(1)用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡:
????? 斜面小槽、小鋼球、粘了坐標(biāo)紙的木板
提問:同學(xué)們自己設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
結(jié)論:
方案的實(shí)驗(yàn)步驟:
① 安裝斜槽軌道,使其末端保持水平 ;
② 固定木板上的坐標(biāo)紙,使木板保持豎直狀態(tài),小球的運(yùn)動(dòng)軌跡與板面 平行,坐標(biāo)紙方格橫線呈水平
7、方向;
③ 以斜槽末端為坐標(biāo)原點(diǎn)沿 鉛垂線畫出y軸;
④ 讓小球從斜槽上適當(dāng)?shù)母叨扔伸o止釋放,用鉛筆記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的位置;
⑤ 重復(fù)步驟④ ,在坐標(biāo)紙上記錄多個(gè)位置;
⑥ 在坐標(biāo)紙上作出x軸,用平滑的曲線連接各個(gè)記錄點(diǎn),得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡;
利用v=x/t,h=1/2gt2,求出小球的初速度。
(四)、分組實(shí)驗(yàn):
老師巡回指導(dǎo),參與到各小組的實(shí)驗(yàn)中。根據(jù)不同小組的情況,給予不同的指導(dǎo)。
提示學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中:
坐標(biāo)記錄
x
y
v
1
2
3
4
5
(五)、數(shù)據(jù)處理
8、圖像法(圖像處理技巧)
由圖可見豎直方向位移與水平方向位移的關(guān)系圖線為曲線,很難看出它們之間的關(guān)系,提示學(xué)生化曲為直的思想,做出豎直方向位移與水平方向位移的平方之間的關(guān)系圖,可見y與x2成正比。
五、 實(shí)驗(yàn)過程注意事項(xiàng):
① 保證斜槽末端的切線水平,方木板豎直且與小球下落的軌跡平面平行,并使小球運(yùn)動(dòng)時(shí)靠近木板,但不接觸;
② 小球每次都從斜槽上同一位置滾下;
③ 小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn),應(yīng)是小球在槽口時(shí)球的重心在木板的水平投影點(diǎn);
④ 小球在斜槽上開始滾下的位置要適當(dāng),以便使小球運(yùn)動(dòng)由木板的左上角到右下角。
七、課堂小練圖1
1. 在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長(zhǎng)為,若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖6中的a、b、c、d所示,則小球平拋的初速度的計(jì)算式為=_____(用L,g表示),其值為______(取g=9.8m/)。
y
圖2
分析與解:根據(jù)題意,仔細(xì)審查圖中a、b、c、d 四點(diǎn)的相對(duì)位置,發(fā)現(xiàn)相鄰的兩點(diǎn)間的水平距離均為2L,這里就隱含著“物體在相鄰的兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等”的條件,設(shè)這相等時(shí)間為,由于豎直方向是加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng),由可得,再由水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)得,聯(lián)立上述兩式解得。