关于定量探究平抛运动的教学实例分析

刘 杰 陈桂香

(福建省莆田擢英中学 351100)

平抛运动是一种典型的曲线运动，安排在运动的合成与分解之后，是在学生学习其他曲线运动的基础之上，对运动的合成与分解知识有了一定的理解之后，但还缺乏利用合成与分解的方法解决更复杂的实际问题的能力，如何解决此类问题便是产生此次教学实例活动由来.

首先，本次教学实例设计目的之一就是培养学生空间认识分析能力，能从一维直线运动过渡到二维平面运动；其二是在运动的合成与分解的过程中渗透“化曲为直的降维思想、等效转换思想”对平抛曲线进行处理分析的能力；其三通过体验实验探究的过程，培养学生掌握操作新技术技能，善用高科技设备的意识，形成勇于探索的精神，达成物理学科教学的核心素养目标.由此思路基本确定，在体验中引入、在实验探究中发现、在谈论交流中感悟、在总结归纳中提升.

其次，按照新的教学理念，在实验教学设计中还要体现创新点，比如：改进以往利用平抛演示器三球碰撞的方式认识平抛，突破过程太快不易观察的局限，采用实物演示、手机高速拍摄，利用手机的慢动作逐帧回放投屏直播，变“不可见”为“可见”，使瞬间动作由“抓不到”变成“抓得到”，使学生的学习体验更加清晰直观，使物理学习的趣味性更强；利用二维空间传感器及DIslab软件应用把数字化实验室搬到普通课堂，使以往“不可测”、“不好测”的位置信息变成“可测、可用、精度高”的位置数据，极大的拓展物理实验的量化性，使原先课堂做不出，做不好的感性实验变成“既准又新”的量化实验，通过简洁高效的数据采集及处理为课堂节省了大量时间，实现了真正的“高效”课堂.

具体的教学过程可设计如下：

故事导入引发认知冲突：《聪明的猴子能否逃脱厄运》——树枝上有一只猴子看到一个猎人正用枪对准它，为了逃脱即将来临的厄运，它想让自己落到地面上逃走，就在它掉离树枝的瞬间子弹恰好射出枪口，试问：猴子能否逃脱厄运？ 大部分同学会回答 “能”！

请同学上台配合模拟示范，请同学扮演猎人，以手中小球为“枪的子弹”，小球水平抛出相当于子弹射出，同时老师手中的另一小球作为“猴子”，由静止释放相当于自由落体运动落地，并同时用手机慢动作拍摄：观看视频.观察两个小球几乎擦肩而过，在误差范围内，猴子极有可能被射中，由此构建物理情境，激发学生对更精细实验结果的探究.

教师鼓励学生讨论、交流，通过一些平抛运动的实例分析，提出想法改进实验方案，使大家更细致的理解平抛运动的特征，更全面地了解运动的规律.教师适时引出平抛运动的定义、特点.

让学生分组进行任务性探究：利用平抛运动的实验器，分组展开定性探究并汇报(充分尊重学生的主体地位),A组探究平抛运动水平方向的运动规律，B组探究平抛运动竖直方向的运动规律，C组探究三球运动的等时性规律.

建议观察两球(或三球)相撞时，利用手机慢动作拍摄可以准确捕捉小球发生碰撞瞬间的画面，通过逐帧播放，观察水平或竖直方向的运动，增强实验的可视性和可信度.

同时引导学生使用物理方法：研究平抛运动如何化曲为直，结合受力分析进行猜想(培养学生合作学习的能力、分析问题、解决问题的能力)

在此基础上让学生分析猜想，平抛运动与水平运动和竖直运动的关系.

在学生定性分析的结果上，引出平抛运动的二维演示器，带领学生把思维由定性分析提升定量精确计算归纳上，得到关于平抛运动更深刻的认识，体现科学的严谨性.

具体教学过程如下，教会学生熟悉整套传感器实验器材，按说明书完成搭建、调平、试抛体确定落地点、放回收装置；连接计算机和接收器；熟悉DIslab软件和平抛运动的界面；完成设备“调零” “水平校准”；释放发射器，利用传感器系统自动记录运动的轨迹，模拟轨迹；利用二次拟合出平抛运动的抛物线轨迹.

利用软件独有的加速度分析功能，导出水平方向和竖直方向V-T图像，可知水平方向a→0，认为近似做匀速直线运动，竖直方向a→9.8m/s2，近似自由落体运动.

通过更精确的数据说明，更好地帮助学生理解运动合成与分解的实际意义，掌握化曲为直的物理方法原理.最后利用适应性训练，让学生针对性做随堂练习，使学生既懂得复杂运动的分解技巧，又会简单运动的合成方法.

通过这样一节课的教学指导，贯彻课程教育新理念，社会发展进入新时代理应将新媒体、新技术融入教学过程，激发学生对科学技术浓厚兴趣，让学生体验到不同于以往的教学方式，培养探索能力、实践能力及创新精神.