《3.实验：研究平抛运动》教学设计(浙江省市级优课)

让物理实验充满研究的乐趣

——以“实验：研究平抛运动”的教学为例“实验:研究平抛运动”这节课旨在借助实验从定量角度对平抛运动做进一步研究，帮助学生建立起理论推导与物理现实之间的联系，对平抛运动的规律有更深刻的理解。因此，教材为学生提供了三种定量研究平抛运动的参考案例，绝大多数教师只重点讲了参考案例一，还有些教师会对后面两个参考案例做一些简略的介绍，但能让学生参与后面两个实验方案设计的情况就非常少。虽然知道参考案例一后，学生完成一些题目基本不成问题了，但是却不利于学生的动手操作能力、实验设计能力以及实验创新能力等方面的提高。教师应充分利用好教材提供的素材，积极开发教材中没有的或者没重点介绍的物理实验课程。因为物理实验及其教学是中学物理教学的重要组成部分，物理教学的本源就是实验教学。高中物理课程标准也对实验教学提出了相关要求：1传统常规实验：教师应积极开发适合教学的实验资源，并充分利用这些实验资源开展实验；2低成本实验：提倡使用身边随手可得的普通物品或工具来设计物理实验；3设计探究性实验：鼓励教师设计感知体验的实验，帮助学生形成概念或规律。因此，一旦有机会可以有多种方案来研究同一个物理规律时，我们绝对不能轻易放过，至少应该再去深入研究一种方案，以开阔学生的眼界，发展学生的思维。其实参考案例二水柱法研究平抛运动是一个绝佳的案例，只要教师自己能亲自动手搜集相关实验器材，认真设计探究性实验，从该参考案例的引入、改进、完善、最后动手操作，一步步带领学生不断发现实验设计中的问题，不断提出改进方案，和学生一起体验实验探究中的辛酸苦辣。这样的一堂课下来，相信学生定会对物理实验产生浓厚的兴趣和满满的爱意，同时也很好地体现了高中物理课程标准对实验教学提出的三点要求。基于以上原因，本人以教材中的参考案例二为基础，设计了“水柱法研究平抛运动”的教学案例。

一、教材分析

本节课是在前一节“平抛运动”的基础上，借助实验对平抛运动规律的进一步探究。教材首先提出了如何判断平抛物体的运动轨迹是否为抛物线，如何计算平抛物体的初速度，并给出了三种得到平抛运动轨迹的实验方案。本教学设计以教材中的参考案例二为基础，用水柱法来研究平抛运动。

二、教学目标的确定

1.知识与技能：

（1）会用水柱法实验获得平抛运动的轨迹；

（2）会判断运动轨迹是否是抛物线；

（3）会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。

2.过程与方法：

（1）通过学生自主设计实验，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）通过动手实验探究过程，体验科学研究的一般方法。

3．情感态度价值观：

（1）使学生认识到生活中处处有物理现象，物理与生活息息相关,增加学生对物理学科的亲切感,激发他们学习物理的兴趣；

（2）通过提供实验器材，让学生设计实验，动手做实验，亲身感受物理实验的乐趣。

三、学情分析

（1）知识：知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法和平抛运动的规律；但需要探究的内容多，方法较全面，也是前面知识的迁移和综合应用。给学习带来困难。

（2）能力：已经具备了初步的实验能力，但知识迁移，设计实验方案有困难

（3）心理：好奇心强，渴望动手；但遇到困难就没信心，缺乏坚持探索的精神。

四、教学重点和难点

教学重点：平抛运动规律的探究过程，重点是探究不是规律。

教学难点：描绘平抛物体运动的轨迹；以及计算平抛物体的初速度。

五、教学过程

1、确定描绘平抛运动轨迹的方法

师:上节课我们学习了平抛运动，那么平抛运动有什么特点？

生1：水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动。

生2：运动轨迹是一条抛物线。

师：在忽略空气阻力的情况下，生活中有哪些常见的平抛运动呢？请同学们举例说明。

学生举例：1、掷飞镖比赛 2、愤怒的小鸟真人版

师：

这节课我们就要利用学过的平抛运动的理论知识，通过具体的实验定量研究平抛运动的特点，但是平抛运动在空中转瞬即逝，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，若要详尽研究平抛运动的特点，必须先得到其运动轨迹。 我们如何得到平抛物体的运动轨迹？

生：记录下做平抛运动的物体经过的位置，然后把这些位置用光滑的曲线连起来，就得到平抛运动的轨迹了。

师：由于飞镖或者小鸟的运动轨迹转瞬即逝，要记录不同时刻物

体的位置存在较大的困难。那还有什么生活中的例子，它能更加直

观的显示平抛运动的轨迹，使描迹变得容易。

生：用液体代替固体做平抛运动。

师：由于水具有流动性和连续性的特点，能在空中直观地显示

出平抛运动的轨迹，因此可以在连续流动的液体上“描迹”。下面我们来看一下水做平抛运动时的情况。

教师投影展示：狮子喷泉

2、实验方案设计

2.1获得持续做平抛运动的细水柱

师：请设计实验方案，用某种器材实现水做平抛运动，最好是生活中常

见的物品，这样方便取材。下面请同学们分组讨论，一会请同学汇报讨论结

果。

生：饮料瓶底部扎个小孔。

实验1：先在饮料瓶里装好红墨水并拧紧瓶盖，然后将其放在升降台上

（图4），用加热好的电烙铁在瓶上扎一小孔，发现刚开始有水喷出很快又停止流出。由于该实验喷出细水柱的时间很短，可再用视频慢镜头播放一遍。

师：瓶子里明明还有很多水，为什么不再流出来了呢？杨振宁说过，现

象是物理学的根源．我们应该重视对物理现象的研究。而现在就有一个源于

生活的原汁原味的物理现象呈现在我们面前。我们就要抓住机会，进行深入

的研究。同学们想想看，水是否流出来，关键是什么？

生：小孔内外的压强。

师：原始物理问题抽象成液体压强模型（图5）。假设瓶内气压为p 内，出

水口B 处的压强为p B ，大气压强p 0 ，则底部压强p B = p 内+ρg h 。由于瓶盖

是装好水后拧上的，瓶内空气的压强为大气压强p 0。因此出水口B 处的压强图1 掷飞镖比赛 图2 愤怒的小鸟真人版

图3 狮子喷泉 图5 压强模型 图4 饮料瓶装置