注重学生学习过程的“平抛运动”教学实录

黄巧曦

“平抛运动”是高中《物理2》（必修）第二章抛体运动的核心内容，也是整个曲线运动的重点之一。平抛运动是自然界广泛存在的物体运动的一种形式，是一种典型的匀变速曲线运动。对平抛运动的深入分析有利于学生更加深刻地理解曲线运动。本节知识着重解决三个问题—什么是平抛运动？怎样用独立性原理分解平抛运动？平抛运动的位移和速度与时间具有怎样的关系？通过这节课的教学，不仅应让学生了解有关平抛物体运动的知识，更重要的是在这三个问题的解决过程中，应让学生经历探究过程，学习运用已有知识解决物理问题的一般方法，树立对知识进行再次发现与探索的学习观念，激励学生的探索精神，以在探究过程中获得知识、发展技能、培养能力，尤其是探究能力。

一、导入新课

【播放视频】 空军在演习中投弹的情境。

教师提问：“炸弹离开飞机后的运动轨迹是什么形状？”

小结：像炸弹一样被抛出的物体，如果不计空气阻力，在空中所做的运动，都被称作抛体运动。

【演示】用打针筒演示不同角度射出的水柱。

学生观察：以不同的角度把水柱射出，忽略阻力，水柱在空中就做不同的抛体运动。

【设计意图】创设情境，增强感性认识，激发学生的兴趣。

二、平抛运动的特点和性质

教师提问：“这种运动物体的初速度有何特点？在不计空气阻力的情况下受力有何特点？”

“不计空气阻力”是为了忽略次要因素，突出主要因素，使研究的问题简单化，从而建立模型。

小结：物理学上把这种具有水平方向的初速度、只在重力作用下的曲线运动叫作平抛运动，它是一种匀变速曲线运动。

【设计意图】引导学生主动思考，通过观察和交流，由实际问题过渡到建立科学的平抛模型，突出物理学“理想化”的研究方法。

三、平抛运动的分解

教师提问：“同学们能否用前面学过的直线运动和运动的合成与分解知识，来处理这一复杂的运动？我们应该将这一平抛运动沿什么方向进行分解？分解的依据是什么？”

教师点评学生的回答：“可以从物体运动的实际情况，也就是运动效果进行分析，提出分解的设想。也可以从力与运动的特点寻找分解的方向。”

小结：将平抛运动沿水平方向和竖直方向进行分解。

【设计意图】利用已学的直线运动规律和运动的独立性原理来研究复杂的曲线运动，渗透物理学中“化繁为简”的思想。引导学生能从运动的实际效果确定分运动的方向，教会学生学会确定分运动的

依据。

四、实验验证平抛运动的分运动

教师提问：“分解出来的两个分运动可能是什么规律的运动呢？依据是什么？”

学生针对这两个分运动从力与运动的关系展开讨论，提出猜想：水平方向是匀速直线运动;竖直方向是自由落体运动。

教师质疑：“这种由理论分析做出的猜想，是否符合事实呢？”

【设计意图】学生根据已有的知识进行分析和判断，进行新知识的构建，培养理论探究的能力。

1.验证水平方向的运动

教师提问：“如何验证平抛运动在水平方向是不是真的做匀速直线运动？”

学生提出用测量法进行验证，教师在给予肯定的同时也提出质疑：“用秒表能否正确测量时间？如果实验室中没有频闪照片怎么办？”

学生回答：“采用对比的方法进行验证。拿两个相同的小球，让它们同时朝同方向运动，一个做平抛运动，另一个在光滑的水平轨道做匀速直线运动，看看它们能不能撞到一起。”

教师质疑：“撞在一起说明什么问题？”

学生回答：“说明它们在相同时间内在水平方向通过相同的水平位移。”

【设计意图】培养学生的语言表达能力，对他们的方案设计予以肯定，以保持他们的兴趣和信心，同时又通过质疑不断激发他们的探究思维，了解对比法在实验中的作用。

教师提问：“如何获得相同的且是水平的初速度呢？有什么办法可以控制这些条件？如何做到同时释放？用手行吗？”

【设计意图】不断的交流和讨论，使学生从被动接受知识向主动获取知识转化，培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神。

根据讨论的结果，教师出示已经制作好的教具，如图1所示。

图1

【演示】平抛运动与水平匀速直线运动的比较。

教师质疑：“大家只看到两个小球撞到一起，两个小球从开始运动到撞到一起的中间过程，你們认为应该是什么样的？如何可以观察到？”

【视频】逐帧播放：在同一时刻它们都在同一竖直线上。说明它们在相同时间内，在水平方向上通过相同的位移。

小结：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。

【设计意图】实验瞬间即逝，但是通过电脑缓慢播放事先拍摄的视频，可以让学生更仔细地观察一遍。同时也教会学生如何用现代媒体手段把瞬间即逝的现象记录下来。

2.验证竖直方向上的运动

教师提问：“平抛运动在竖直方向是否做自由落体运动，我们可以设计怎样的实验加以验证？”

学生设想：“拿两个相同的小球，让它们同时运动，一个做平抛运动，另一个做自由落体运动，看看它们是不是同时着地。”

教师质疑：“同时着地说明什么？”

学生回答：“说明它们在相同的时间内下落的位移相同。”

教师引导：“怎么确保两球同时开始下落呢？也采用两个电磁铁串联，由一个开关来控制这两个小球同时被释放，可行吗？”

教师继续引导（如图2所示），设置了一个微动开关，这个微动开关能确保小球做平抛运动的同时，切断电磁铁的电源，确保了另一个小球也同时下落。

图2

【演示】开关的作用。

【设计意图】不断的交流和讨论，使学生从被动接受知识向主动获取知识转化，培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神。

【演示】平抛运动与自由落体运动的比较。

教师质疑：“根据自由落体的知识可知，小球从开始下落到落在轨道上，大约只有0.3秒，你是如何判断它们是否同时着地呢？”

学生回答：“可以听声音。”

【视频】把两个小球从开始运动到同时落地的中间过程，逐帧播放，在同一时刻小球都在同一水平线上，说明它们在相同时间内，在竖直方向上下落相同的位移。

小结：平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。

强调：分运动性质由分运动方向上的受力和初速度来确定（理由就是运动的独立性原理）。

五、平抛运动的规律及应用

1.平抛运动的规律

教师提问：“如果有一个做平抛运动的小球，我想知道经过t时间后，小球所在的位置及小球运动的速度，如何解决？”

教师引导学生作图并完成板书、板画（提示：水平方向和竖直方向用脚标x、y加以区别）。

请学生用前面学过的知识推导出这两个分运动规律，即两个方向上的速度和位移随时间变化的规律，并写出合运动的合速度、合位移的规律（见图3、图4）。

图3                                             图4

【设计意图】认识平抛运动的处理方法是从复杂到简单，先分解再合成，这个规律是物理学研究的重要方法。教师适当归纳总结，完成相应的板书，帮助学生加深理解。

2.平抛运动规律的应用

【討论1】物体在空中运动的时间t是由         决定;物体空中运动的水平位移x是由            共同决定。

【讨论2】飞机在投弹过程中做匀速直线运动，若飞机每间隔相等的时间投下一枚炸弹（不计空气阻力），试分析：

（1） 在炸弹落地前，炸弹将在空中排成一条______。

（2） 相邻炸弹在地面上的炸点的距离______。

【课件演示】飞机每隔相同的时间投下一枚炸弹的情境。

【设计意图】从物理的模型回到实际的情境，呼应课前的情境，让学生体会到解决问题所带来的成就感。

六、布置作业

1.课本第56页3、4、5题。

2.探究活动：（1）将塑料管接在水龙头上，设法在墙壁上留下水做平抛运动的轨迹;（2）在轨迹上设法找出相同时间间隔的点;（3）测量相邻两点间的竖直距离，分析这些距离的特点。

（作者系福州第十中学副校长，特级教师）

责任编辑：孙昕

heartedu_sx@163.com