運(yùn)動的合成與分解教學(xué)設(shè)計(jì)

1、“運(yùn)動的合成和分解”教學(xué)設(shè)計(jì) 高一物理李俊 任務(wù)分析 （一） 課標(biāo)分析 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對該部分的要求為“會用運(yùn)動合成與分解的 方法分析平拋運(yùn)動，體會將復(fù)雜運(yùn)動分解為簡單運(yùn)動的物理思想” O （二） 教材分析 “運(yùn)動的合成和分解”是教科版高中物理必修二第一章“曲線運(yùn)動”的 笫二節(jié)內(nèi)容。在這一章中，教材的安排是第一節(jié)先講述曲線運(yùn)動的概念及物體做 曲線運(yùn)動的條件，本節(jié)講述曲線運(yùn)動的合成與分解。運(yùn)動的合成與分解是研究較 復(fù)雜運(yùn)動的一種方法，即復(fù)雜的運(yùn)動可以看作是兒個(gè)較簡單運(yùn)動的合運(yùn)動。這既 是方法介紹又是研究平拋運(yùn)動的預(yù)備知識。 從整個(gè)高中物理教材的編排看，必修一中介紹了力的合成與分解的平行四邊

2、 形定則，這一節(jié)是平行四邊形定則在第二個(gè)矢量運(yùn)算中的應(yīng)用。學(xué)好這一節(jié)能使 學(xué)生真正體會到平行四邊形定則這一矢量運(yùn)算法則，并且能很容易的推廣到其它 的矢量運(yùn)算。 矢量運(yùn)算始終貫穿在高中物理知識內(nèi)容的全過程中，因此無論從這一章看還 是從整個(gè)教材看這一節(jié)是承上啟下的重要知識。學(xué)好這節(jié)內(nèi)容，一方面可以深化 前面所學(xué)的知識，另一方面乂為后續(xù)學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)。 （三） 學(xué)情分析 學(xué)生通過對高中物理必修一的學(xué)習(xí)，知道用位移、速度、加速度來描述運(yùn)動, 掌握了力合成與分解的平行四邊形定則。 山于是公開課，學(xué)生還未學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動的概念和條件，為了搭建必要的知識 基礎(chǔ)，課前設(shè)置“模擬投籃”的活動，讓學(xué)生直觀認(rèn)識曲線

3、運(yùn)動。 高一階段的學(xué)生具有一定的抽象思維能力和邏輯思維能力，但思維還常常與 感性經(jīng)驗(yàn)直接相聯(lián)系，因此，需要提供豐富的物理情景，并引導(dǎo)其進(jìn)行邏輯分析。 （四） 目標(biāo)分析 結(jié)合課標(biāo)要求和教學(xué)實(shí)際，本節(jié)內(nèi)容安排為兩個(gè)課時(shí)。本課主要采用探究式、 講授式相結(jié)合的教學(xué)方法，以情景分析、問題教學(xué)、小組合作、交流討論等措施 突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。 依據(jù)內(nèi)容分析和學(xué)情分析， 可將本課的終點(diǎn)U標(biāo)確定為會用運(yùn)動合成與分 解的方法分析拋體運(yùn)動” O按照加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類理論，“會用運(yùn)動合成與分 解的方法分析拋體運(yùn)動”的學(xué)習(xí)結(jié)果類型為智慧技能中的規(guī)則學(xué)習(xí)。結(jié)合“任務(wù) 分析”理論和物理學(xué)科特點(diǎn)，該課題的使能LI標(biāo)分析如下圖

4、： 1. 知識與技能 （1） 明確合運(yùn)動與分運(yùn)動的概念以及它們之間的關(guān)系； （2） 知道運(yùn)動的合成與分解，會用平行四邊形定則進(jìn)行合成與分解； （3） 學(xué)會利用“運(yùn)動的合成與分解”研究曲線運(yùn)動。 2. 過程與方法： （1） 讓學(xué)生在自己動手實(shí)驗(yàn)的過程中構(gòu)建運(yùn)動合成與分解的物理情景； （2） 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力； （3） 通過實(shí)際問題的分析，體會運(yùn)動合成與分解的基本思路。 3. 情感態(tài)度價(jià)值觀： （1） 在探究活動中培養(yǎng)合作精神； （2） 通過對實(shí)際問題的處理，體會化曲為直、化繁為簡的物理思想； （2）通過設(shè)問、反問、反饋等教學(xué)方法調(diào)動學(xué)生的熱情，體會研究的樂趣。 重點(diǎn)：利用“

5、運(yùn)動的合成與分解”解決小船渡河、拋體運(yùn)動兩類實(shí)際問題 難點(diǎn)：探究合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系終點(diǎn)目標(biāo) 使能目標(biāo)1 個(gè) 4 起點(diǎn)能力 會用運(yùn)動合成與分解的方法分析曲線運(yùn)動 小船渡河（合成） 拋體運(yùn)動（分解） 使能目標(biāo)2 教學(xué)設(shè)計(jì) 模塊1情景導(dǎo)入：怎樣研究曲線運(yùn)動？ 告知目標(biāo)：尋找一種方法，解決一個(gè)問題 首先，我們明確要解決什么問題。 模擬投籃：認(rèn)識曲線運(yùn)動，引出研究課題 請大家觀察這兩種情況下，籃球的運(yùn)動情況：向下拍球和水平投球 容易明確：向下拍球，球豎直向下做直線運(yùn)動；水平投球，籃球做曲線運(yùn)動。 （展示圖片，分析兩種運(yùn)動） 向下拍球，球具有一個(gè)向下的初速度，假設(shè)籃球只受重力作用，籃球具有向下的 重力加

6、速度，即籃球豎直向下做勻加速直線運(yùn)動，因此，我們可以研究任意時(shí)刻 籃球的速度和任意一段時(shí)間內(nèi)籃球的位移。 水平投球，球具有水平初速度和豎直向下的重力加速度，速度和加速度不共線， 我們能夠直接求出某個(gè)時(shí)刻籃球的速度嗎？顯然這是有困難的。 怎樣研究曲線運(yùn)動？就是我們本節(jié)課要解決的問題。用什么方法可以解決這個(gè)問 題，這就是本節(jié)我們要學(xué)習(xí)的運(yùn)動的合成與分解。 模塊2.建構(gòu)概念：什么是運(yùn)動的合成與分解？ 那么，什么是運(yùn)動的合成與分解呢？為了明確運(yùn)動的合成與分解，我們先來思考 這樣一個(gè)問題。 問題1 垂直河岸的小船，能夠駛向正對岸嗎？（展示圖片） 不能，小船一方面在自身動力的作用下垂直河岸運(yùn)動，另一方面會

7、順流而下，小 船參與了這兩方面的運(yùn)動。小船實(shí)際上會駛向?qū)Π断掠巍?在物理學(xué)中，我們就將小船實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動稱作合運(yùn)動，小船參與的兩個(gè)運(yùn)動效 果稱作分運(yùn)動。 板書： 一、合運(yùn)動與分運(yùn)動 1.概念：合運(yùn)動 f 實(shí)際運(yùn)動；分運(yùn)動 f 參與運(yùn)動 問題2.合運(yùn)動與分運(yùn)動有什么關(guān)系呢？ 模擬渡河，呈現(xiàn)活動方案，布置活動任務(wù)，學(xué)生分組完成，并進(jìn)行交流展示 活動方案：該活動需要相鄰的四位同學(xué)來共同完成。請同學(xué)翻到學(xué)案第4頁，我 們給大家畫了一條河流。甲同學(xué)將書沿河岸放置，代表河岸；乙同學(xué)將另一本書 緊靠屮書，用以確定小船航向，若乙同學(xué)沿河岸推動書代表水流；丙同學(xué)將筆頭 沿乙書移動，代表小船的運(yùn)動；丁同學(xué)負(fù)責(zé)觀察

8、以及交流。合成 活動任務(wù)：完成三個(gè)活動，并思考三條軌跡分別代表的物理意義。 活動1 乙同學(xué)不動，丙同學(xué)將筆頭沿乙書移動 活動2丙同學(xué)不動，乙同學(xué)推動書 活動3乙、丙同學(xué)同時(shí)移動展示交流 學(xué)生分組完成：巡視指導(dǎo)，并發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀作品。 學(xué)生交流展示：若有不清楚的地方，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行完善。 評價(jià)：該同學(xué)為我們完美地呈現(xiàn)了小船在河流中的運(yùn)動情況，請讓我們以熱烈的 掌聲對此表示感謝！ 總結(jié)： 由剛才的活動，我們?nèi)菀酌鞔_ 1 獨(dú)立性：分運(yùn)動之間互不干擾，各自按照各自的規(guī)律運(yùn)動 分析：若沒有水流速度，小船會垂直河岸運(yùn)動，若有水流速度，小船仍具有垂直 河岸方向的運(yùn)動效果，足以見得水流對垂直河岸方向的運(yùn)動效果沒有影響

9、；同理, 若沒有小船速度，小船會沿河岸運(yùn)動，若有小船速度，小船仍有沿河岸方向的運(yùn) 動效果，足以見得船速對沿河岸方向的運(yùn)動效果沒有影響。 小船垂直河岸方向和沿河岸方向的運(yùn)動是互不相干的，即各個(gè)分運(yùn)動均按各自規(guī) 律運(yùn)動，彼此互不影響；在研究某一分運(yùn)動時(shí)就可以不考慮其他分運(yùn)動。 2等效性：合運(yùn)動產(chǎn)生的效果與分運(yùn)動共同作用產(chǎn)生的效果相同 分析：小船從A運(yùn)動到B,相當(dāng)于小船垂直河岸方向從A運(yùn)動到C,且小船沿 河岸方向從A運(yùn)動到D；合運(yùn)動可以用兩個(gè)分運(yùn)動來代替，即合運(yùn)動產(chǎn)生的效 果與分運(yùn)動共同作用產(chǎn)生的效果相同；分運(yùn)動的性質(zhì)決定了合運(yùn)動的性質(zhì)與軌 跡。 3同時(shí)性：合運(yùn)動與分運(yùn)動，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)結(jié)束 分析：

10、小船從A運(yùn)動到B的同時(shí)，小船垂直河岸方向從A運(yùn)動到C,小船沿河 岸方向從A運(yùn)動到D；合運(yùn)動發(fā)生的同時(shí)，伴隨產(chǎn)生了分運(yùn)動的效果，即合運(yùn) 動與分運(yùn)動，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)結(jié)束：已知了某一分運(yùn)動的時(shí)間，就知道了其他分 運(yùn)動與合運(yùn)動的時(shí)間。 板書： 2.關(guān)系：獨(dú)立性、等效性、同時(shí)性 問題3什么是運(yùn)動的合成，什么是運(yùn)動的分解？ 如果我們已知了小船從A到B的實(shí)際運(yùn)動，就可以求出沿河岸和垂直河岸的兩 個(gè)分運(yùn)動，我們把已知合運(yùn)動求分運(yùn)動，叫運(yùn)動的分解； 如果我們已知了小船從A到C和從A到D的兩個(gè)分運(yùn)動效果， 就可以求出小船 在河流中的實(shí)際運(yùn)動，我們把已知分運(yùn)動求合運(yùn)動，叫運(yùn)動的合成。 板書： 二、運(yùn)動的合成與分解

11、模塊3方法探究：怎么進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解？ 我們知道了什么是運(yùn)動的合成與分解，那么，怎樣進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解呢？ 1 山運(yùn)動的描述可知，我們可以用位移、速度、加速度來描述運(yùn)動，所謂運(yùn)動的 合成與分解實(shí)質(zhì)上就是運(yùn)動物理量的合成與分解； 2而這些物理量都是矢量，矢量的合成與分解遵循平行四邊形定則，與力的合成 與分解類似（類比） 板書： 2實(shí)質(zhì)：運(yùn)動物理量（位移、速度、加速度）的合成與分解 3方法：遵循平行四邊形定則 接下來，我們利用運(yùn)動的合成與分解來解決一些實(shí)際問題 模塊4.實(shí)例分析：怎樣利用運(yùn)動的合成與分解研究曲線運(yùn)動？ 實(shí)例1.小船渡河 問題1 如果河水以心二3m/s的速度勻速流動， 河寬二4

12、00m,小船在靜水中的速 度心二4m/s,若小船船頭垂直河岸，求小船渡河的時(shí)間以及行駛的位移？ 引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型、分析物理惜境：通過前面的探討我們清楚，小船在河流 中參與了沿河岸和垂直于河岸兩個(gè)方面的運(yùn)動，沿河岸速度等于水流速度，即勻 速運(yùn)動；垂直河岸的速度等于船在靜水中的速度，也是勻速運(yùn)動。通過平行四邊 形定則，我們可以求出船的合速度，且合速度保持不變，即合運(yùn)動是勻速直線運(yùn) 動。 學(xué)生自主完成，并提醒學(xué)生完成后舉手示意，巡視指導(dǎo)學(xué)生。 學(xué)生展示并分析計(jì)算過程。 結(jié)合學(xué)生交流情況，進(jìn)行恰當(dāng)評價(jià)和拓展引導(dǎo)。 （該問題可以從分運(yùn)動和合運(yùn)動兩個(gè)角度來進(jìn)行處理） 上述問題的成功解決，充分運(yùn)用了運(yùn)動

13、合成與分解的方法。同時(shí)，我們要思考另 外一個(gè)問題，兩個(gè)直線運(yùn)動可以合成曲線運(yùn)動嗎？ 問題2兩個(gè)直線運(yùn)動可以合成曲線運(yùn)動嗎？ 動畫展示：設(shè)置參數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生觀察運(yùn)動軌跡，并分析形成原因（山于學(xué)生還未 學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動的條件，不能形成規(guī)律） 沿河岸方向的水流具有一個(gè)加速度，且這個(gè)加速度與合速度不共線，相當(dāng)于有一 個(gè)力要將小球往軌跡內(nèi)側(cè)，進(jìn)而，使得小船的運(yùn)動方向發(fā)生了改變。 既然兩個(gè)直線運(yùn)動可以合成曲線運(yùn)動，那么，一個(gè)曲線運(yùn)動可以分解成兩個(gè)直線 運(yùn)動嗎？ 接下來，我們就按照這個(gè)思路來研究課前水平拋岀籃球的運(yùn)動情況。1 概念: 分解 合運(yùn)動 分運(yùn)動 實(shí)例2拋體問題 水平拋出的籃球具有i，o=lm/s的初速度

14、，假設(shè)籃球只受重力作用，即加速度為重 力力口速度=10m/s2o其軌跡是拋物線的一部分，故稱作拋體運(yùn)動。求/=O.ls時(shí)， 籃球的速度。 怎樣才可以將拋體運(yùn)動分解成兩個(gè)直線運(yùn)動呢？ 籃球具有水平方向的初速度，山于慣性，籃球沿水平方向?qū)⒂幸粋€(gè)運(yùn)動效果；同 時(shí)，山于籃球具有豎直向下的重力作用，產(chǎn)生重力加速度，使得籃球在豎直方向 上有一個(gè)運(yùn)動效果。為此，我們可以將籃球的拋體運(yùn)動分解為水平和豎直兩個(gè)方 向的分運(yùn)動。 接下來，同學(xué)們可以按照這個(gè)思路研究這個(gè)題訂。 學(xué)生自主完成 哪位同學(xué)愿意給大家分享下你的思考呢？ （若學(xué)生分析得對）這位同學(xué)的分享，大家認(rèn)同嗎？請大家用掌聲告訴他你們的 答案。 （若學(xué)生分析得不全面）可做如下引導(dǎo) 容易明確，山于籃球的加速度是重力加速度，加速度豎直向下只改變豎直方向上 的運(yùn)動，且加速度恒定，即豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動；而水平方向的運(yùn)動應(yīng) 保持不變，即水平方向做勻速直線運(yùn)動 事實(shí)上，通過運(yùn)動的分解，我們不僅可以求出在某個(gè)時(shí)刻籃球的速度，還可以求 出任意一段時(shí)間內(nèi)，籃球的位移。即我們可以利用運(yùn)動的合成與分解來研究曲線 運(yùn)動。 因此，通過運(yùn)動的合成與分解，我們可以將復(fù)雜的曲線運(yùn)動，轉(zhuǎn)化成簡單的直線 運(yùn)動。這種化繁為簡、化曲為直是物理學(xué)上重要的思維方法。 最后，