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数字化技术用于“平抛运动的规律”教学设计

作者:第一论文网 更新时间:2016-11-11 13:43:13

 摘 要:本节课通过几个创新实验,特别是用拍摄出来的实验视频慢镜头播放,让学生真切地感受到平抛运动的特点,同时利用计算机对实验数据的现场处理,使学生得到了平抛运动规律的定量表述。 
  关键词:创新;实验探究;数字化技术;平抛运动;教学设计 
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)8-0069-4 
  1 设计思想 
  本节课是人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《物理》必修Ⅱ第六章第三节的内容。学生已经知道运用“运动的合成与分解”的方法研究曲线运动,教材及许多参考资料所设计的探究平抛运动水平方向和竖直方向运动规律的实验和方法中,都是将平抛运动与水平方向匀速运动、平抛运动与竖直方向自由落体运动在几个位置通过对比得到结论。虽然可以说明问题,但对运动过程中的任意时刻却缺乏说服力。 
  本节课充分挖掘生活题材,通过生活中的问题引入课题和实验,激发学生的求知欲,充分利用现代数字技术,通过实验视频慢镜头播放,让学生充分地观察平抛运动过程中的每一个细节,再通过计算机现场对数据的处理使学生真切地认识平抛运动所遵循的规律。 
  2 教学目标 
  知识与技能:知道平抛运动在水平和竖直方向上的运动特点,会描述平抛运动水平方向、竖直方向、运动轨迹所遵循的规律。 
  过程与方法:通过观察、体验所进行的实验理解平抛运动在水平、竖直方向的运动特点;通过采集实验数据、运用计算机分析数据掌握平抛运动的规律。 
  情感、态度与价值观:通过简易的实验器材,体验科学探究的乐趣,养成实事求是、大胆质疑的科学态度。 
  3 教学重点 
  知道平抛运动在水平方向、竖直方向的运动特点和函数规律,学习科学探究的方法。 
  4 教学难点 
  运用控制变量的思想设计实验方案;运用计算机Excel软件分析函数规律。 
  5 教学流程(如图1) 
  6 教学过程 
  6.1 引入课题 
  演示几个曲线运动: 
  演示1:乒乓球斜向上抛出; 
  演示2:纸球水平抛出; 
  演示3:小钢球水平抛出。 
  师:哪个是平抛运动?物理学中是如何定义平抛运动的? 
  生:阅读课本,讨论分析,回答问题。 
  师:用什么方法研究平抛运动的规律? 
  生:讨论、交流、回答。 
  6.2 探究水平方向上的运动规律 
  师:水平匀速运动的汽车顶上落下一物体,下落到车底什么位置? 
  生:猜测、交流、回答。 
  师(生): 
  实验1:匀速运动的小车顶上下落小钢球; 
  实验2:改变小车的速度和小钢球的高度,车顶下落小钢球(如图2)。 
  师生讨论、交流后得到结论:小钢球离开车顶后做平抛运动,在水平方向上以跟小车相同的速度做匀速运动。 
  追问:能否直观看出平抛运动在水平方向始终做匀速直线运动呢? 
  首先,教师利用自制教具,演示一个小钢球做平抛运动,同时另一个小钢球在水平方向以相同速度做匀速运动(如图3);然后,借助课前录制好的视频,慢镜头播放,播放过程中随机暂停几次。 
  师生(总结):平抛运动的物体,水平方向做匀速直线运动。 
  6.3 探究竖直方向上的运动规律 
  师:猎枪水平瞄准猎物,开枪的同时,猎物开始下落,子弹能否打中猎物? 
  生:猜测、交流、回答。 
  师(生): 
  实验1:甲同学将一个小钢球沿水平管中(吹)抛出,同时(小钢球出口时触动开关而断开电源)另一个小钢球在前方自由下落,两球在空中相碰撞; 
  实验2:乙同学同样再做上述实验,观察两球在空中相碰撞(如图4)。 
  师生讨论、交流后得到结论:钢球在空中做平抛运动,竖直方向是自由落体运动。 
  追问:能否直观看出平抛运动在竖直方向做自由落体运动呢? 
  教师利用自制教具,演示一个小钢球做平抛运动,同时另一个小钢球做自由落体运动;然后,借助课前录制好的视频,慢镜头播放,播放过程中随机暂停几次(如图5)。 
  师生(总结):平抛运动的物体,竖直方向做自由落体运动。 
  6.4 探究平抛运动的函数规律 
  师:平抛运动遵循哪些函数规律呢? 
  用计算机Excel软件现场分析函数规律:先播放课前录制好的小钢球的平抛运动,再慢镜头播放一次,最后逐一播放几张截图(课前已经准备好,从运动开始,每隔0.02 s截一幅图),学生在坐标纸上标出钢球的位置,读出坐标(告诉学生截图背景坐标纸的边长),将数据填写在表格中(如图6、7)。 
  6.4.1 水平方向的函数关系 
  师:在采集的数据中,用计算机Excel软件处理数据,取时间(t)、水平位移(x)作图线,列出函数关系式; 
  生(师):图线表示水平方向上的位移-时间图像,函数式为水平方向的位移公式,t前面的系数为水平速度(实验有误差)(如图8)。 
  6.4.2 竖直方向的函数关系 
  师:在采集的数据中,用计算机Excel软件处理数据,取时间(t)、竖直位移(y)作图线,列出函数关系式(如图9); 
  生(师):图线表示竖直方向上的位移-时间图像,函数式为竖直方向的位移公式,t前面的系数为重力加速度的一半(实验有误差)。 
  6.4.3 运动轨迹的函数关系 
  师:在采集的数据中,用计算机Excel软件处理数据,取水平方向位移(x)、竖直方向位移(y)作图线,列出函数关系式(如图10); 生(师):图线表示小钢球的运动轨迹,函数式为抛物线方程(实验有误差)。 
  6.4.4 平抛运动的速度函数关系 
  问:平抛运动在水平方向和竖直方向的速度遵循什么规律呢? 
  学生板演,教师点评(vx=v0、vy=gt)。 
  6.5 课堂小结 
  6.6 布置作业 
  师:课堂上我们将平抛运动分解成为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动。为什么要这样分解?还能不能有其他分解方式? 
  7 教学反思 
  7.1 教学不只是课程传递和执行的过程,更是课程创生与开发的过程 
  本节课教学设计源于教材实验思想,应注意充分挖掘生活题材,通过生活中的问题引入课题和实验,激发学生的求知欲;通过运用计算机技术对数据处理的快捷、准确、方便的特点,达到很好的效果。 
  7.2 教学不只是教师教学生学的过程,更是师生交流、积极互动、共同发展的过程 
  从对问题的讨论、猜测,到实验探究、合作交流、数据处理等环节,教师和学生已不仅是在传授和学习知识,还是在一起分享科学探究的乐趣,更是在一起走过生命成长的历程,已经形成了一个“学习共同体”。 
  7.3 教学重结论也重过程 
  如果说知识与技能是这节课的“肌体”,那么,过程和方法则是这节课的“灵魂”,正是通过一个个实验探究过程,让学生了解了平抛运动的规律, 学习了科学探究的方法,体验了科学探究的乐趣,形成了科学探究的意识。 
  7.4 教学要关注学科也要关注人 
  以前探讨平抛运动几乎全是从理论和计算方面来证明或讨论,本教学设计关注实际生活和生产实际,并将实验创造性地设计到学生的探究过程中,学生和老师的收获不仅仅是一个个“惊喜”,更使这节课充满了“物理味”和“人情味”。 
  参考文献: 
  [1]侯培三.物理教学中探究式教学模式初探[J].物理教学探讨,2002,20(11):8—10. 
  [2]黄永强.对新课程物理教科书中两个实验的建议[J].物理教学探讨,2014,32(4):59—60. 
  [3]裘思远.借助新技术提升高中物理实验演示效果[J].物理教师,2014,35(10):53—55.