對“平拋運動”教學的一點嘗試

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對“平拋運動”教學的一點嘗試

◇四川趙希林

平拋運動是中學物理教材上一段重要的內容．在人教版《必修一》中,教材對運動、力、力與運動作了基礎性的講解,學生已經對牛頓力學中最基本的內容與方法有了一定的了解與掌握．《必修二》一開始就是“拋體運動”,這一知識既是運用牛頓力學的方法和規律去處理新的問題,也是對運動、力、力與運動的關系的一種加強與深化．而且,這一部分所研究的對象從直線一下過渡到曲線,研究過程中更多運用了等效性的物理思想．這樣,學生的學習的難度增加了不少．因此,這一部分的學習,對學生是一種挑戰,對教師的教學也是一種挑戰．

為了讓學生較為順利地完成這一部分內容的學習,并且通過這一部分的學習對物理的內容與方法有更進一步的了解與把握,我們對這一部分的教學進行了較深入的思考,對相關實驗做了一些新的考慮和改進．經過這樣的處理后,對教學過程確實有了不同的反應,學生對內容的理解和把握確有提高,下面是筆者對該課題的一些反思．

1新課教學過程

1.1知識回顧

1) 物體做曲線運動的條件:速度方向與合力(加速度)方向不在一條直線上.

2) 處理曲線運動的方法:運動的合成與分解.

1.2新課教學

1) 什么是平拋運動?

學生閱讀教材第8頁內容,回答:物體以一定的初速度沿水平方向拋出,不考慮空氣阻力,物體只在重力作用下所做的運動,叫作平拋運動．

演示實驗:

a) 把粉筆頭從手中松開讓其自由下落．學生思考這是平拋運動嗎?

b) 把粉筆頭斜向上方拋出,讓其在空中飛行．學生思考這是平拋運動嗎?

c) 把一張作業本紙水平拋出,讓其在空中飛行．學生思考這是平拋運動嗎?

d) 把這張作業本紙揉成一團水平拋出,讓其在空中飛行．學生思考這是平拋運動嗎?

圖1

總結: 做平拋運動的物體具有水平初速度，只受重力作用，運動軌跡如圖1所示.

2) 怎么處理平拋運動?

(1) 2 s后物體的位移；

(2) 2 s后物體的速度；

(3) 2 s后物體的加速度.

繼續思考:既然勻變速直線運動的公式不能處理平拋這種曲線運動,那么我們怎么處理這個問題呢?

理論探究:曲線運動能不能用運動的合成分解來解決?把它分解為2個直線運動,把分運動解決好后再合成,這樣2 s后的位移不就清楚了嗎?

圖2

建立如圖2所示的直角坐標系,在x軸上物體有一個初速度v0,但不受任何力的作用,如果沒有重力,小球應該做水平方向的勻速直線運動,所以水平方向應該可以看作是勻速運動;如果沒有初速度,只受重力作用,則小球應該做自由落體運動,因此豎直方向應該可以看作是自由落體運動．

實驗驗證: 實驗器材包括平拋演示儀、數碼相機.

a)平拋的小球和右側自由落體的小球在同一時刻幾乎在同一高度．

b)平拋的小球每3個時間段在水平方向發生的位移大小差不多都是一個小格;

反復對學生提問:這樣的結果說明什么問題?并提示,前面我們所作的理論考慮是什么?在這里，筆者給學生留了比較多的時間去思考、討論．

圖3

最后,與學生一起得到這樣的結論：考慮到一定的實驗誤差,我們基本可以確定平拋運動可以看作是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動．

那么,例題就可以處理了.

(3) 水平方向:ax=0; 豎直方向:ay=g， 得a合=g，方向豎直向下.

從課堂的反應來看,這樣的處理是比較成功的．

2課后反思

2.1為何這樣設計教學流程?

平拋運動這節課以往處理流程是這樣的:什么是平拋運動?→平拋運動的特點(水平方向勻速運動,豎直方向自由落體)→例題練習．筆者在講授這節課時調整了一下思路:什么是平拋運動?→例題練習→討論平拋運動的特點(水平方向勻速運動,豎直方向自由落體)→演示實驗驗證想法→完成例題．

為什么要這樣設計呢?

平常我們都在抱怨學生課堂上不主動,坐在那兒被動地聽老師講,聽完后做作業又做不好．那究竟是什么原因造成了這樣的結果呢?

筆者認為原因有2個:1)表面上學生認真聽,實際上他們并沒有真正理解該知識點,因為他們并沒有真正參與到教學過程中來,并沒有真正動腦筋思考,只是被動接受,而這種被動接受與教師教學過程中知識呈現的方式有關; 2)根據生理特點，一個人的精神專注時間不可能持續40 min,高中生一節課能高度專注達到25 min就不錯了,所以不能期望學生整節課40 min都在專注地聽.如果不想辦法在教學過程中不斷改變呈現方式,讓學生的興奮點不斷轉移,并同時形成一種邏輯鏈條,學生學習的效果肯定是要打折扣的,學習的效率是不可能高的．

對此筆者有一些想法:我們能不能把課堂上要講的問題精煉一下,一節課有目的地解決1～2個問題,通過巧妙設問緊緊地把學生的注意力抓住,從而提高每堂課的效率．所以在“平拋運動”這節課中筆者是這樣設計的:當處理完什么是平拋運動后,馬上給出一道例題,同學們都處理不好,那么這就無形地設置了一個問題,該怎么處理呢?第一次引起了學生的注意．當理論上探討完平拋運動可以看作水平方向的勻速運動和豎直方向的自由落體后,筆者又提出了一個問題:平拋運動真的能這樣處理嗎?然后我們用演示實驗來驗證,這樣把學生快要散了的注意力又抓了回來,并且通過一個實實在在的現場演示加強了結論的可信度,在學生的頭腦中深深地留下了一個烙印:平拋運動確實可以這樣處理!

2.2如何處理頻閃照片?

對于平拋運動的特點,教材上是利用頻閃技術得到的頻閃照片對比分析得到的，但是隨著科學技術的發展,膠片相機已基本被數碼相機取代,我們很難找到膠片,而且一般學校也不會開辟一間暗室來拍攝頻閃照片和沖洗相片．所以學生對什么是頻閃照片體會不是很深刻,進而會影響學生的理解．后來筆者發現現在的數碼相機具有連拍功能,能實現1 s拍20張甚至60張的拍攝速度.數碼攝影技術的出現為這節課提供了堅實的技術支持．連拍數碼相機的出現解決了幾個關鍵問題:1)不需要暗室來頻閃攝影和沖洗相片了,數碼相機直接就攝影和顯現了. 2)平拋運動持續時間很短,怎樣才能在短時間內多次頻閃，并且還要得到清晰的圖像？這是一個非常困難的事情．但是1 s連拍60張這個功能完美地解決了這個問題,并且由于曝光時間短,照片中小球的圖像沒有出現明顯的拖影現象,把每一時刻小球所處的位置展現得非常清晰、完美．基于此,我們能在教室里所有同學的注視下輕松地得到平拋運動的連拍照片,能給學生留下一個非常深刻的印象,極大地調動了學生的求知欲,促使他們牢牢地確信平拋運動的處理方法,并且這種現場感對學生的情感產生一定的影響,使他們對科學的認同加強,從而大大提高了課堂的教學效率．

2.3不足之處

1) 演示實驗過程中一個小球平拋,一個小球自由落體,這樣連拍相片一對比非常明顯地看到平拋運動在豎直方向上可以處理為自由落體運動，但是其水平方向處理為勻速直線運動還需要從背景板上的坐標格進行分析得出,這一步不是很清晰、明顯．課程結束后,筆者又進一步進行了思考,并做了以下改進:在平拋運動的上方讓第3個小球做與平拋水平初速度一樣的勻速直線運動.這樣,平拋運動就可以同時和水平方向的勻速運動和豎直方向的自由落體運動進行對比,實驗效果會更清晰、明顯.當然,如何實現這一點還有待進一步的思考和對實驗器材的改進．

2) 在教學結束后如果還有時間,可以考慮把連拍照片快速連續播放,學生們會看見一小段動畫,感覺到小球是運動的．給學生們介紹這就是電影、動畫的工作原理:人眼在某個影像消失后,仍可使該影像在視網膜上滯留0.1～0.4 s左右,電影膠片都是由一幅幅的照片組成的,電影膠片以24格·s-1畫面勻速轉動,一系列靜態畫面就會因視覺暫留作用而造成一種連續的視覺印象,產生逼真的動感．這樣的介紹更能吸引學生們的注意力,讓他們切實感覺到物理原理在現實生活中的應用．“科技是第一生產力”不是一句枯燥的口號,可在不經意間給學生們滲透這個觀點．

教學確實是一個無法用一個統一的模式來統一的問題,仁者見仁、智者見智,不同的人有不同的理解與方法．但核心的一點是統一的,就是要用適合學生的生理和心理發展的方式，用一種體現社會發展的方式，用一種能提高學生學習積極性和學習效率的方式，用一種把學生看作人的方式來進行教學．但愿我們教學時能在這一方面多一些思考、多一些行動．

(作者單位：四川省瀘州高中 )