第5章拋體運(yùn)動(dòng) 第4節(jié)拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律教學(xué)內(nèi)容分析《拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》必修課程必修2模塊中“曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律”主題下的內(nèi)容，內(nèi)容要求為：通過實(shí)驗(yàn)，探究并認(rèn)識(shí)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法分析平拋運(yùn)動(dòng)。體會(huì)將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的物理思想.能分析生產(chǎn)生活中的拋體運(yùn)動(dòng)。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對(duì)該內(nèi)容的解讀：要通過實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。重點(diǎn)是學(xué)會(huì)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析平拋運(yùn)動(dòng)，體會(huì)其中蘊(yùn)含的化繁為簡(jiǎn)的物理思想。要求學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際分析日常生活中的拋體運(yùn)動(dòng)。從知識(shí)結(jié)構(gòu)來看，平拋運(yùn)動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一類曲線運(yùn)動(dòng)，但區(qū)別于對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的研究，平拋運(yùn)動(dòng)采用的是直線運(yùn)動(dòng)的研究方法，巧妙地利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法將其轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟悉的勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)這兩種直線運(yùn)動(dòng)，體現(xiàn)了將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的物理思想。同時(shí)平拋運(yùn)動(dòng)模型也是以后解決機(jī)械能守恒問題和勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題中常用的物理模型。從教材設(shè)計(jì)思路來看，首先給出了拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的特征，然后通過理論推導(dǎo)，分別得出平拋運(yùn)動(dòng)的速度和位移的表達(dá)式，最后將結(jié)論推廣到一般的拋體運(yùn)動(dòng)中。學(xué)情分析從知識(shí)層面上講，學(xué)生已經(jīng)熟練掌握了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)，知道曲線運(yùn)動(dòng)可以分解為兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)。從能力層面上講，學(xué)生具備一定的模型建構(gòu)能力、抽象思維能力和實(shí)驗(yàn)探究能力，但對(duì)于高一的學(xué)生來說，這些能力仍需進(jìn)一步的培養(yǎng)。從認(rèn)知難度上講，對(duì)于學(xué)生來說很難熟練地講高度抽象的物理模型與實(shí)際問題相聯(lián)系，要求教師注重情境的創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)從實(shí)際情境出發(fā)建構(gòu)物理模型的的過程；同時(shí)，學(xué)生雖然已經(jīng)知道可以使用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法分析曲線運(yùn)動(dòng)，但卻無法熟練掌握。教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)生通過體驗(yàn)平拋運(yùn)動(dòng)模型建構(gòu)的過程，發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念；掌握并運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)模型發(fā)現(xiàn)和解釋生活中的平拋運(yùn)動(dòng)。2.學(xué)生體驗(yàn)基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)平拋運(yùn)動(dòng)模型的抽象概括過程，并掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解等物理方法在分析曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的具體運(yùn)用；通過構(gòu)建平拋運(yùn)動(dòng)模型的過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的方法，在面對(duì)問題時(shí)，能運(yùn)用科學(xué)的方式收集證據(jù)，并作出合理解釋，與他人進(jìn)行交流。3.學(xué)生養(yǎng)成處理問題時(shí)的證據(jù)意識(shí)，以及運(yùn)用物理視角解決真實(shí)問題的意識(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法建構(gòu)平拋運(yùn)動(dòng)模型教學(xué)難點(diǎn)：合理設(shè)置問題，搭設(shè)概念進(jìn)階的臺(tái)階，引導(dǎo)學(xué)生講平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平和豎直兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。教學(xué)方法：講授法、實(shí)驗(yàn)探究法、啟發(fā)式教學(xué)、分組討論法教學(xué)過程環(huán)節(jié)情境問題教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)情境觀看跳臺(tái)滑雪視頻并討論如果運(yùn)動(dòng)員下落的高度H和飛出的水平距離L一定，從跳臺(tái)飛出時(shí)的速度多大？運(yùn)動(dòng)員騰空后的運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)嗎？如果忽略空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員受到哪些力的作用？通過播放跳臺(tái)滑雪視頻，創(chuàng)設(shè)物理情境：運(yùn)動(dòng)員從高處滑下，以一定的速度跳起，在空中飛行一段實(shí)踐后，落到地面上進(jìn)一步提問，引導(dǎo)學(xué)生思考并作出回答.結(jié)合前兩個(gè)問題，明確拋體運(yùn)動(dòng)的特征：以一定的初速度講物體拋出，且物體僅受到重力的作用，物體的運(yùn)動(dòng)叫拋體運(yùn)動(dòng)觀看視頻，思考該運(yùn)動(dòng)的特征，并回答問題：根據(jù)已有知識(shí)，無法得到初始速度。思考并回答問題：是曲線運(yùn)動(dòng)，只受重力作用思考認(rèn)真記錄引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際情境中抽象出拋體運(yùn)動(dòng)，體會(huì)從實(shí)際情境出發(fā)，建構(gòu)物理模型的抽象概括過程.建立定性模型觀察拋體運(yùn)動(dòng)圖片，并進(jìn)行討論和總結(jié)1.如何研究平拋運(yùn)動(dòng)？2.能根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特征，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，將其分解后進(jìn)行研究嗎？展示拋體運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)拍圖，明確拋體運(yùn)動(dòng)軌跡，指出初速度，按照初速度方向不同，可以將拋體運(yùn)動(dòng)分類。基于拋體運(yùn)動(dòng)的特征，總結(jié)歸納平拋運(yùn)動(dòng)特征：水平方向：v0≠0，F(xiàn)=0豎直方向：v0=0，F(xiàn)=mg提出定性的平拋運(yùn)動(dòng)模型的猜想：平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直方向上自由落體運(yùn)動(dòng)觀察、思考并認(rèn)真記錄思考并回答問題：利用運(yùn)動(dòng)的分解方法將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平、豎直兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)思考并認(rèn)真記錄讓學(xué)生認(rèn)識(shí)拋體運(yùn)動(dòng)軌跡，明確拋體運(yùn)動(dòng)分類，發(fā)展分析綜合能力提出定性的平拋運(yùn)動(dòng)模型的猜想模型驗(yàn)證教師演示實(shí)驗(yàn)1.如何通過實(shí)驗(yàn)證明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)？2.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明兩個(gè)小球在任意時(shí)刻在豎直方向上到達(dá)的位置都一樣呢？利用平拋豎落儀，通過演示實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答展示儀器講解實(shí)驗(yàn)開展演示實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，得出結(jié)論認(rèn)真思考，回答問題并觀察實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)原理：做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球在任意時(shí)刻處于同一高度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：改變高度，兩個(gè)小球都能同時(shí)落地。得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)采用預(yù)測(cè)、觀察、解釋的教學(xué)策略。通過一系列問題搭設(shè)腳手架，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)，用證據(jù)解釋問題，驗(yàn)證定性的理論模型。模型驗(yàn)證學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)1.平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)是什么直線運(yùn)動(dòng)？2.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想？3.如何利用雙軌平拋器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)是這種直線運(yùn)動(dòng)？4.平拋運(yùn)動(dòng)與其水平方向分解而來的直線運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性嗎？利用雙軌平拋器，通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的運(yùn)動(dòng)與勻速直線運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。給出四個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生的思路。在演示實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在問題引導(dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成分組探究并得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的糞運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。發(fā)展基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力.建立數(shù)學(xué)模型教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理、模型建構(gòu)如何建立平拋運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型？引導(dǎo)學(xué)生深入研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在定性模型基礎(chǔ)上得到平拋運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，vy=gty=eq\f(1,2)gt2水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)，vx=v0，x=v0t利用平行四邊形定則，對(duì)于合運(yùn)動(dòng)有合位移大小s=eq\r(x2+y2)tanθ=eq\f(y,x)=eq\f(gt,2v0)合速度大小v=eq\r(vx2+vy2)tanα=eq\f(vy,vx)=eq\f(gt,v0)由此可見，速度偏向角的正切值是位移偏向角的正切值的2倍。利用消元法，得到合運(yùn)動(dòng)軌跡方程：y=eq\f(g,2v02)x2，即軌跡是一條拋物線.思考并認(rèn)真記錄，在勻速直線運(yùn)動(dòng)模型和自由落體運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，建構(gòu)平拋運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，知道學(xué)生建立平拋運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。明確將平拋運(yùn)動(dòng)分解在水平和豎直兩個(gè)方向上進(jìn)行理論推導(dǎo)，力求讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)將曲線運(yùn)動(dòng)分解為直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的思想。發(fā)展模型建構(gòu)和推理論證的能力。模型分析與拓展練習(xí)解惑如何將平拋運(yùn)動(dòng)模型應(yīng)用于具體場(chǎng)景，并將建構(gòu)的過程遷移到一般拋體運(yùn)動(dòng)中去？1.回答課程開始時(shí)提出的問題：知道運(yùn)動(dòng)員下落高度H和飛出的水平距離L，如何求離開平臺(tái)的初速度？2.以v0的水平初速度拋出的物體，飛行一段時(shí)間后，垂直撞在傾角為θ的斜面上，求物體飛行的時(shí)間。3.在傾角為θ的斜面頂端，水平拋出一鋼球，落到斜面底端，已知拋出點(diǎn)到落點(diǎn)間斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，求：鋼球拋出的初速度是多大？運(yùn)動(dòng)時(shí)間多長(zhǎng)？鋼球何時(shí)距離斜面最遠(yuǎn)？最遠(yuǎn)距離是多少？4.地面上的水龍頭斜向上向四周噴水，水噴出時(shí)的初速度均為v0，假設(shè)噴出后水束的最高位置距離地面為H，試求水落在地面上形成的圓的半徑R.思考并認(rèn)真計(jì)算，應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)模型分析、解釋真實(shí)情景下的問題，并遷移到斜拋運(yùn)動(dòng)中去。通過適當(dāng)訓(xùn)練，讓學(xué)生適應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)模型解決復(fù)雜、陌生情境下平拋運(yùn)動(dòng)問題，發(fā)展對(duì)模型的遷移能力。板書設(shè)計(jì)§4拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律平拋運(yùn)動(dòng)水平方向(初速度)：勻速直線運(yùn)動(dòng)豎直方向(受重力)：自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.水平方向：2.豎直方向：水平速度vx=v0豎直速度vy=gt水平位移x=v0t豎直位移y=eq\f(1,2)gt23.合運(yùn)動(dòng)合速度大小v=eq\r(vx2+vy2)合速度方向tanα=eq\f(vy,vx)=eq\f(gt,v0)=2tanθ合位移大小s=eq\r(x2+y2)合位移方向tanθ=eq\f(y,x)=eq\f(gt,2v0)軌跡方程y=eq\f(g,2v