《平拋運動》創(chuàng)新設計說課課件(全國獲獎實驗說課案例)

《平拋運動》創(chuàng)新

實驗教學設計

--用自制光影平面計時器研究平拋運動全國中小學實驗教學說課活動教學背景（教材分析）

《平拋運動》是人教版高中物理必修Ⅱ第五章第2節(jié)的內(nèi)容，平拋運動所包含的規(guī)律和思想是分析其它復雜運動的基礎。浙江省學科指導意見給平拋運動安排了3個課時，其中2個課時用來實驗教學，足見其重要性。學生之前已經(jīng)學習了勻速直線運動、自由落體運動、運動和合成與分解等規(guī)律（會利用紙帶分析運動規(guī)律，理解“位移-時間”和“速度-時間”函數(shù)表達式和圖像的物理意義……)。這些都是學習平拋運動的基礎。利用“化曲為直”的思想來研究平拋運動，對學生來說有一定操作和理解上的難度，另外以下常見的實驗難以定量研究或效率低下，這也是學科指導意見按排了較多課時的重要原因。所以設計一個高效的實驗教學方案，是很有必要的。教學背景（學情分析）一、實驗教學目標物理觀念：掌握平拋運動的規(guī)律（軌跡、位移、速度、加速度）?？茖W探究：培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、設計方案、驗證猜想的探究能力。科學思維：掌握“化曲為直”、“化繁為簡”（利用“運動的合成與分解”分析平拋運動）和數(shù)理結(jié)合解決實際問題的思維方法。科學態(tài)度與責任：體驗科學探究的嚴謹、曲折、艱辛和喜悅；培養(yǎng)學生科學探究的興趣和勤于思考的良好品質(zhì)，以及善于交流、樂于承擔和分享的團隊精神。

一、教學目標二、實驗方法四、教學反思三、教學過程學科素養(yǎng)重點和難點：分析平拋運動的規(guī)律二、實驗方法：用自制光影平面計時器研究平拋運動。

一、教學目標二、實驗方法四、教學反思三、教學過程

光影畫布

頻閃光源

光源可以發(fā)出紫光，頻率由單片機控制，可以充電、調(diào)焦和調(diào)頻。當光源經(jīng)過光影畫布時會留下一串反映物體運動規(guī)律的點跡。一、教學目標二、實驗方法四、教學反思三、教學過程演示實驗+分組實驗教學頻閃光源12只平拋運動軌道（附水準泡）和支架12套其它：相機，三腳架，白板筆，透明塑料紙等主要實驗器材教學場地：創(chuàng)新實驗室或計算機房教學組織形式和器材準備三、教學過程設計

怎么保留軌跡、分析實驗數(shù)據(jù)呢？一、教學目標二、教學方法四、教學反思三、教學過程通過實驗，學生發(fā)現(xiàn)光影畫布的留跡時間比較短（在黑暗的環(huán)境中可以保留2-5分鐘，但在比較亮的環(huán)境中只能保留幾秒鐘）。1.發(fā)現(xiàn)問題6分鐘2.實驗方案10分鐘3.實驗驗證15分鐘4.總結(jié)和拓展機動討論實驗方案手機拍照數(shù)碼相機拍照單反相機拍照高速連拍長焦距拍攝打印照片、處理數(shù)據(jù)……發(fā)現(xiàn)問題實驗方案實驗驗證總結(jié)和拓展一、教學目標二、教學方法四、教學反思三、教學過程關(guān)燈、拉窗簾，增加留跡時間。用記號筆描點用白板筆描點用細的記號筆描點應該在塑料膜上描點再配一張坐標紙透明的坐標紙……描點法拍照法學生提出的實驗方案可以歸納為描點法和拍照法兩種。學生通過自主設計和討論，不斷完善各自的方案。比如學生用白板筆在塑料紙上描點，再利用坐標紙來讀取坐標；利用相機高速連拍，以捕獲清晰的照片。發(fā)現(xiàn)問題實驗方案實驗驗證總結(jié)和拓展一、教學目標二、教學方法四、教學反思三、教學過程確定實驗方案

最后我們采用了拍照和軟件分析相結(jié)合的方案，因為很多軟件都有讀取坐標的功能，比如運動軌跡分析軟件和windows自帶的畫圖軟件。我認為對高中學生來說，讀取坐標只是一種機械性的勞動，應該把時間盡可能地用于創(chuàng)造性的探究。發(fā)現(xiàn)問題實驗方案實驗驗證總結(jié)和拓展一、教學目標二、教學方法四、教學反思三、教學過程豎直方向上為什么會有初速度度？實驗地點：浙江舟山定海北緯30度，海拔0m

（谷歌地圖）實驗驗證（10分鐘）

通過仔細觀察，學生發(fā)現(xiàn)當光源恰好離開軌道時，不一定處于發(fā)光狀態(tài)，我們所選擇的第一個點并非平拋運動的起點。當然也與軌道末端不完全水平和描點產(chǎn)生的誤差有關(guān)。一、教學目標二、教學方法四、教學反思三、教學過程發(fā)現(xiàn)問題實驗方案實驗驗證總結(jié)和拓展照片局部放大：發(fā)現(xiàn)問題實驗方案實驗驗證總結(jié)和拓展一、教學目標二、教學方法四、教學反思三、教學過程多次/多組驗證平拋運動（理想化運動模型，適用于真空或空氣阻力忽略不計的情況之下）規(guī)律：(拋物線）水平：豎直：合運動：歸納總結(jié)課后：開展拓展性實驗探究每人一只

運動的合成與分解飛機投彈參考系：地面參考系：飛機曲線運動的條件過山車圓周運動線速度與角速度的對比動能定理光電門平拋平衡摩擦和測速彈簧彈簧振子水平彈簧振子豎直彈簧振子無需秒表或光電計時！

它還可以廣泛應用于自由落體、機械能守恒、動量守恒、斜拋運動、平衡摩擦、牛頓第二定律等其它實驗的研究.單擺復合擺實驗誤差分析由于“采樣的點”比較多，偶然誤差較小。本實驗中頻閃光源的運動速度較小，空氣阻力影響并不大。用“位置中點”代替“時間中點”對本實驗并沒有影響。光影畫布沒有豎直懸掛引起的實驗誤差可以忽略不計。

（當傾角達到3度的時候，即使不用水準泡，用肉眼即可判斷明顯的傾斜）

詳見《中學物理教學參考》2015.6----《平面打點計時器的新設計與應用》教學反思和評價光影平面計時器經(jīng)濟實用，它結(jié)合了頻閃攝影、DIS和打點計時器的優(yōu)點，大大提高了實驗效率。相比頻閃攝影，它更加方便，不需要極端黑暗的環(huán)境，不需要拍照就能直接看到運動軌跡；相比無線位移傳感器，它顯然更加形象直觀；相比打點計時器，它沒有紙帶牽阻，而且是二維的，還能加深學生對傳統(tǒng)打點計時器的理解，極具推廣價值。我認為：做實驗很重要，實驗為什么這樣做更重要。所以我們