阅读材料,根据要求完成教学设计。
材料一 《普通高中物理课程标准(2017年版)》关于“抛体运动”的要求标准为:“会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。能分析生产生活中的抛体运动。”
材料二 高中物理教材人教版(必修2)第五章第三节“抛体运动规律”内容节选如下。
参考案例一
利用实验室的斜面小槽等器材装配如图1所示的装置。钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下,钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到了铜球做平抛运动的轨迹。
可以把笔尖放在小球可能经过的位置,如果小球能够碰到笔尖,就说明位置找对了。
图1 钢球做平抛运动的实验装置
参考案例二
如图2,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。
水从喷嘴中射出,在空中形成弯曲的细水柱,它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。
插入瓶中的另一根细管的作用是保持从喷嘴射出水流的速度,使其不随瓶内水面的下降而减少。这是因为该管上端与空气相通,A处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到A处以前的一段时间内,可以得到稳定的细水柱。
简述研究抛体运动的方法。
研究抛体运动的规律,采用速度的分解与合成的方法。 用手把小球水平抛出,小球从离开手的瞬间开始,做平抛运动,以小球离开手的位置为坐标原点,以水平方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时。 将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,分别写出小球坐标随时间的变化规律,由此得出小球在任意时刻的位置。
根据上述材料,请从教学目标、教学重难点、教学过程三个方面完成“探究平抛运动规律”的教学设计(要求含有教师活动、学生活动、设计意图,可以采用表格式、叙述式等)。
教学设计如下:
探究平抛运动规律
【教学目标】
1.知道平抛运动的受力及运动特点,知道平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。
2.会用运动合成与分解的方法分析平抛运动,建构平抛运动模型;体会将复杂运动分解为简单运动中蕴含的“等效替代”的物理思想。
3.经历实验验证平抛运动规律的过程,会对平抛运动轨迹进行分析,提高数据分析和处理的能力。
4.在发现平抛运动规律的过程中,认识到平抛运动的普遍性;在探究过程中形成了实事求是、的态度,同时提高了合作交流能力。
【教学重难点】
1.教学重点
平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动。
2.教学难点
平抛运动在水平方向做匀速直线运动和在竖直方向做自由落体运动的实验探索过程。
【教学过程】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 提问: 当把一个小球以不同的方式抛出,抛出的小球 有什么共同点和不同点?
抛体运动定义: 以一定的初速度将物体抛出,不考虑空气阻 力,物体只在重力作用下所做的运动叫作抛体 运动。
引入:今天我们来共同探讨抛体运动的一个特 例——平抛运动 学生思考回答 举例(生活中的抛体 运动) 利用生活中的例子,激 起学生的好奇心和求 知欲,从而使学生对本 节课的内容产生强烈 的探索欲望 新课讲授
(一)平抛运动的定义
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考 虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动 叫作平抛运动。
(二)合作探究
(1)平抛运动的性质 根据平抛物体的初速度以及受力特点分析可 知,平抛运动是匀变速曲线运动。
(2)平抛运动的分解 根据运动的合成与分解,对于一个复杂的曲线 运动,可以将它简化为两个直线运动来研究。 建立平面直角坐标系,分析平抛运动物体的初 速度及受力特点,分析其分运动: ①水平方向:物体做匀速直线运动。 ②竖直方向:物体做自由落体运动。 在课前预习的基础 上,通过小组合作探 究、小组展示、点评及 质疑,最终明确平抛 运动的性质、分解、规 律及规律的应用 加强学生的课堂参与 度,使他们时刻参与到 知识的探索中来,发挥 教师为主导,学生为主 体的作用 新课讲授 实验验证: 利用平抛竖落仪和平抛水平仪验证:平抛运动 可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方 向的自由落体运动。
(3)平抛运动的规律 ①平抛运动的速度: 水平方向速度与竖直方向速度的舍速度 ②平抛运动的位移: 水平方向位移与竖直方向位移的合位移 ③平抛运动的轨迹: 由水平方向位移和竖直方向位移结合,消去时 间t,得到y与z的关系。所以得到平抛运动的 轨迹是一条抛物线 实验是对理论分析 的验证 物理方法——分解 法(等效替代法) 学生往往会对得出的 结论有些疑问,通过多 个实验的验证,学生对 于自己得出的观点产 生信心 巩固提升 平抛运动规律的应用 ①一架战斗机以360km/h水平匀速飞行,飞行 高度为500m。若战斗机要投弹击中地面目标, 它应距目标水平距离为多远时投弹?(不考虑 空气阻力,g=10m/s2) ②一小球水平抛出,落地时速度大小为 25m/s,方向与水平方向成53°角,求小球抛出时 的初速度和抛出点离地的高度。(不考虑空气阻 力,g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6) 通过两道典型练习 题,掌握平抛运动规 律的应用,体会解决 平抛运动以及曲线 运动的方法——分 解法 从生活走向物理,这是 新课程改革的一大理 念,使学生的知识可 用、能用。从物理走向 社会,从简单的物理知 识升华到解决生活问 题的角度,增加学生的 学习热情,甚至这种热 情会持续到课下,持续 到以后的生活中