新課標下平拋運動(dòng)的教學(xué)設計的創(chuàng )新策略論文
近年來(lái),在國家新課標思想的指導下,我校上下實(shí)行導學(xué)式、探究式教學(xué)模式,注重學(xué)生自主探究、自主求學(xué)的教學(xué)過(guò)程,人人從互相討論、互相探究中發(fā)掘問(wèn)題、進(jìn)行猜想、推測、實(shí)驗、論證等一系列手段,其目的是促進(jìn)教學(xué)工作的進(jìn)一步開(kāi)展,以求達到教學(xué)相長(cháng),全面提高學(xué)生的自主創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力,為全面培養新一代具有創(chuàng )新能力的人才而打下堅實(shí)的基礎,下面就以平拋運動(dòng)的教學(xué)為例談一下自己的教學(xué)設計:
1 平拋運動(dòng)的教學(xué)設計
1.1 平拋運動(dòng)的定義
把物體以一定的初速度v0水平拋出,在忽略空氣阻力的情況下,物體所做的運動(dòng)叫平拋運動(dòng).(教師舉例,學(xué)生點(diǎn)評)
1.2 規律探究
(1)理論探究:(學(xué)生自主探究)
學(xué)生討論:
學(xué)生甲:物體做曲線(xiàn)運動(dòng),水平勻加速,豎著(zhù)勻加速.
學(xué)生乙:物體做曲線(xiàn)運動(dòng),水平勻速,豎著(zhù)勻速.
教師總結:從力的角度分析,物體在水平方向不受力,運動(dòng)狀態(tài)不改變,則物體做勻速直線(xiàn)運動(dòng);豎直方向物體只受重力,且初速度為零,物體做自由落體運動(dòng).
(2)實(shí)驗探究(學(xué)生分組實(shí)驗)
甲組同學(xué):利用頻閃照片分析規律:
如圖1所示:同學(xué)們動(dòng)手用米尺測量豎直距離和水平距離,從測量的數據中不難發(fā)現:在水平方向上,小球在各個(gè)位置的水平位移是相等的`,即水平方向物體做勻速直線(xiàn)運動(dòng);在豎直方向上,通過(guò)所測量的位移進(jìn)行比較,我們會(huì )發(fā)現:小球在豎直方向上相等時(shí)間內的位移之比為:1∶3∶5….
即在豎直方向上物體做自由落體運動(dòng).
乙組同學(xué):利用平拋運動(dòng)演示儀分析規律:
在如圖2所示實(shí)驗中,通過(guò)小錘敲擊豎直擋板發(fā)現,A、B球同時(shí)落地,即二者運動(dòng)時(shí)間相同,A球在豎直方向上與B球運動(dòng)規律相同,做自由落體運動(dòng),A球水平方向運動(dòng)的判斷可結合頻閃照片分析判斷.
丙組同學(xué):利用現代科技手段,進(jìn)行視頻動(dòng)畫(huà)分析演示,水平方向相等時(shí)間發(fā)生的位移相等,豎直方向發(fā)生的位移逐漸增大.(圖略)
教師總結:通過(guò)以上幾個(gè)方面對平拋運動(dòng)的研究,我們可以得出結論:平拋運動(dòng)水平方向做勻速直線(xiàn)運動(dòng),豎直直方向做自由路體運動(dòng).這樣做我們既拓寬了學(xué)生的知識面,又提高了學(xué)生處理問(wèn)題的能力,起到了很好的效果.
1.3 利用以上研究成果求平拋運動(dòng)的v、s
如圖3,甲組同學(xué):根據平拋運動(dòng)的規律,我們可以得出:
(1)水平方向[JZ]vx=v0,[HJ1.1mm]
豎直方向[JZ]vy=gt,
合速度大小
[JZ]v=[KF(]v2x+v2y[KF)]=[KF(]v20+(gt)2[KF)],
速度方向[JZ]tanθ=[SX(]vy[]vx[SX)]=[SX(]gt[]v0[SX)],
乙組同學(xué):
(2)水平位移[JZ]x=v0t,
豎直方向位移[JZ]y=[SX(]1[]2[SX)]gt2,
合位移大小 s=[KF(]x2+y2[KF)]=[KF(](v0t)2+([SX(]1[]2[SX)]gt2)2[KF)],
位移方向[JZ]tan=[SX(]y[]x[SX)]=[SX(][SX(]1[]2[SX)]gt2[]v0t[SX)]=[SX(]gt[]2v0[SX)].
教師總結:本節內容同學(xué)們能夠很好地利用實(shí)驗平臺,進(jìn)行平拋運動(dòng)規律的討論和探究,提出了許多實(shí)驗驗證平拋運動(dòng)規律的方案,值得表?yè)P,特別在利用規律的基礎上,同學(xué)們會(huì )自覺(jué)地推導速度方程和位移方程,這一點(diǎn)值得我們發(fā)揚和推廣.
1.4 在討論、探究中發(fā)現平拋運動(dòng)的幾個(gè)小結論
[TP4GW07.TIF,Y#]
(1)在平拋運動(dòng)中,在任意相等時(shí)間內的速度的變化相等.即:Δv=gt,如圖4所示.
分析[HT] 平拋運動(dòng)中,水平方向速度不變,即水平方向速度變化量為零;在豎直方向上物體做自由落體運動(dòng),變化只發(fā)生在豎著(zhù)方向上,則在豎直方向上相等時(shí)間內速度的變化量相等,即Δv=gt.
(2)平拋運動(dòng)的軌跡方程為拋物線(xiàn),軌跡方程為
[JZ]y=[SX(]g[]2v20[SX)]x2.
分析[HT] 平拋運動(dòng)中水平位移方程為x=v0t,
豎直位移方程為[JZ]y=[SX(]1[]2[SX)]gt2.
兩方程組合,去掉時(shí)間t,即可得出軌跡方程y=[SX(]g[]2v20[SX)]x2.
(3)平拋運動(dòng)物體經(jīng)過(guò)某一位置時(shí),速度方向的反向延長(cháng)線(xiàn)必經(jīng)過(guò)水平位移的中點(diǎn).
分析[HT] 利用速度方向角的正切求水平位移,利用位移方向和水平方向的夾角的正切值求水平位移,二者進(jìn)行比較,即可得出結論.
(4)平拋運動(dòng)物體在某一位置時(shí)的速度方向角的正切值是位移方向角正切值的二倍.
[JZ]tanθ=2tan.
分析[HT] 分別求出速度方向角的正切值和位移方向角的正切值,即可得出結論.
2 平拋運動(dòng)中常見(jiàn)的處理問(wèn)題的方法
(1)從平拋運動(dòng)中的規律(水平,豎直)入手是處理問(wèn)題的根本.
(2)從斜面外物體向斜面拋出時(shí),在解決問(wèn)題時(shí)從速度方向與斜面所成角度和斜面底角上下手,比較更好處理問(wèn)題.
例1 如圖5所示,在傾角θ=37°的斜面底端的正上方H處,平拋一個(gè)物體,該物體落到斜面上的速度方向正好與斜面垂直,求物體拋出時(shí)的初速度.
分析[HT] 小球垂著(zhù)打在斜面上,把速度分解在豎直方向上和水平方向上,水平方向上速度為v0,豎著(zhù)方向速度為gt,則可以利用底角的正切值即可求出時(shí)間.
(3)從斜面頂端向斜面平拋物體時(shí),物體落在斜面上時(shí),求其飛行時(shí)間?應從水平位移和豎直位移所成角度處理問(wèn)題較好.
分析[HT] 如圖6所示,水平方向位移為x=v0t,豎著(zhù)方向位移為y=[SX(]1[]2[SX)]gt2,利用底角的正切值即可求出時(shí)間.
(4)從斜面頂端向斜面平拋物體時(shí),求物體距斜面距離最大時(shí)的飛行時(shí)間.
方法一[HT] 距斜面距離最大時(shí),速度方向與斜面平行,然后利用三角關(guān)系進(jìn)行求解.
分析[HT] 如圖7所示,小球在空中飛行時(shí),要是物體距斜面的距離最大,則在該處速度方向與斜面平行,分別標出此處的水平速度和豎著(zhù)速度,利用三角函數知識即可求解.
方法二[HT] 用分解速度的方法和加速度的方法,求距離最大時(shí)的飛行時(shí)間.
[TP4GW10.TIF,BP#]
分析[HT] 如圖8所示,在拋出點(diǎn)建立直角坐標系,x軸平行于斜面,y軸和斜面垂直,分別對斜面分解速度和加速度,在y軸上物體做勻減速運動(dòng),距斜面距離最大是速度為零,利用速度公式即可求解.
(5)從斜面頂端拋出物體時(shí),最后落在斜面上,求物體距斜面最大距離.(如圖8)
方法一[HT] 建坐標,分解速度和加速度,求最大距離(方法同上)
方法二[HT] 用幾何知識求解.
分析[HT] 求出從拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平位移,做出最高點(diǎn)到斜面的垂直距離,即可求解.
[TP4GW11.TIF,YX#]
方法三[HT] 可以利用函數關(guān)系求解,先列出直線(xiàn)運動(dòng)方程和拋物線(xiàn)方程,然后聯(lián)合求解的方法得出結論.
(6)[JP3]求平拋物體的拋出點(diǎn)的坐標位置[JP]
如圖9示,拋出點(diǎn)O是否為拋出點(diǎn),可以利用結論法判斷.在Oy方向上是否sOA∶sAB∶sBC∶…=1∶3∶5∶….如果滿(mǎn)足上式,則O為拋出點(diǎn),如果不滿(mǎn)足,則不是.也可以用平均速度法判斷.
[JZ]vn=[SX(]xn+xn+1[]2T[SX)],
在豎直方向上 vA=[SX(]sOA+sAB[]2T[SX)],
[JZ]vB=[SX(]sAB+sBC[]2T[SX)],
則[JZ]vA=[SX(]vO+vB[]2[SX)],
即[JZ]vO=2vA-vB,
若vO為零,則為拋出點(diǎn),若不為零,即不是拋出點(diǎn).假設v0不為零,則v0=gt1,t1=[SX(]v0[]g[SX)],(t1為拋出點(diǎn)到O點(diǎn)的時(shí)間)水平位移x=vOt1=[SX(]v2O[]g[SX)],豎直位移為y=[SX(]1[]2[SX)]gt21=[SX(]v2O[]2g[SX)],則坐標位置為([SX(]v2O[]g[SX)],[SX(]v2O[]2g[SX)]).
3 平拋運動(dòng)的拓展
對于平拋運動(dòng)的知識和結論,在物體做類(lèi)平拋運動(dòng)中,處理問(wèn)題的方法也是一樣的.
(1)在重力場(chǎng)中的應用
&nb
sp; 例2 如圖10所示,一小球m在a點(diǎn)以平行于ab方向水平拋出,斜面光滑,斜邊長(cháng)為L(cháng),斜面傾角為30°求小球落在cd邊上的時(shí)間.
分析[HT] 對于這一問(wèn)題,我們對小球進(jìn)行受力分析,小球在斜面上重力的分力與支持力平衡,重力的另一分力平行于斜面,沿斜面向下,在小球運動(dòng)方向上不受力,即小球在斜面上做類(lèi)平拋運動(dòng),加速度為a=gsin30°,處理方法和平拋運動(dòng)一樣.
[TP4GW12.TIF,BP#]
(2)在電場(chǎng)中的應用
例3 一帶點(diǎn)的基本粒子a,所帶電量為q,在加速電場(chǎng)中,以初速度為零自由釋放,加速電壓為U1,粒子從加速電場(chǎng)中出來(lái)后,以速度v1垂直于偏轉電場(chǎng),從中間射入,偏轉電壓U2,極板長(cháng)為L(cháng),間距為d,求粒子飛出偏轉電場(chǎng)時(shí)的側向位移(極板間距是足夠大的),如圖11.
分析[HT] 粒子在加速電場(chǎng)中加速進(jìn)入偏轉電場(chǎng)中,由于水平不受力,豎直方向受電場(chǎng)力,即物體水平勻速直線(xiàn)運動(dòng),豎直加速運動(dòng),物體做類(lèi)平拋運動(dòng),可利用前面的平拋知識求解.
(3)在復合場(chǎng)中的應用
[TP4GW13.TIF,Y#]
例4 如圖12所示,在一個(gè)寬度為L(cháng)的勻強電場(chǎng)中,一個(gè)帶正電為q,質(zhì)量為M的小球在電場(chǎng)左側邊緣處處于靜止狀態(tài),一個(gè)質(zhì)量為m的子彈以速度v0擊中帶點(diǎn)小球,并未從小球穿出,子彈射入小球后,小球的電量和電性均未改變,求小球射出電場(chǎng)的時(shí)間?(g=10 m/s)
分析[HT] 小球處在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中靜止,說(shuō)明一開(kāi)始電場(chǎng)力和重力平衡,當子彈射入瞬間子彈和小球在水平方向動(dòng)量守恒,即Mv0=(M+m)v,子彈和小球在水平方向不受力,做勻速直線(xiàn)運動(dòng),在豎直方向重力大于電場(chǎng)力,即
(M+m)g-qE=(M+m)a[JY](1)
Mg=qE[JY](2)
由(1)+(2)得[JZ]mg=(M+m)a,
由此求出加速度,即小球在豎直方向做勻加速運動(dòng),由此,可以求出小球飛出復合場(chǎng)的時(shí)間和位移.[BP(]
總之,在高中階段的物理學(xué)習中,要求學(xué)生在掌握好原始模型的基礎上,進(jìn)行知識的拓展和遷移,這樣對知識的鞏固,能力的提高是大有幫助的,這就要求我們老師在日常的教學(xué)中,應以引導為主,進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué),只要我們持之以恒地不斷努力,相信同學(xué)們一定會(huì )在物理領(lǐng)域中會(huì )大有發(fā)展的
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