關于定量探究平拋運動的教學實例分析

劉 杰 陳桂香

(福建省莆田擢英中學 351100)

平拋運動是一種典型的曲線運動，安排在運動的合成與分解之后，是在學生學習其他曲線運動的基礎之上，對運動的合成與分解知識有了一定的理解之后，但還缺乏利用合成與分解的方法解決更復雜的實際問題的能力，如何解決此類問題便是產生此次教學實例活動由來.

首先，本次教學實例設計目的之一就是培養學生空間認識分析能力，能從一維直線運動過渡到二維平面運動；其二是在運動的合成與分解的過程中滲透“化曲為直的降維思想、等效轉換思想”對平拋曲線進行處理分析的能力；其三通過體驗實驗探究的過程，培養學生掌握操作新技術技能，善用高科技設備的意識，形成勇于探索的精神，達成物理學科教學的核心素養目標.由此思路基本確定，在體驗中引入、在實驗探究中發現、在談論交流中感悟、在總結歸納中提升.

其次，按照新的教學理念，在實驗教學設計中還要體現創新點，比如：改進以往利用平拋演示器三球碰撞的方式認識平拋，突破過程太快不易觀察的局限，采用實物演示、手機高速拍攝，利用手機的慢動作逐幀回放投屏直播，變“不可見”為“可見”，使瞬間動作由“抓不到”變成“抓得到”，使學生的學習體驗更加清晰直觀，使物理學習的趣味性更強；利用二維空間傳感器及DIslab軟件應用把數字化實驗室搬到普通課堂，使以往“不可測”、“不好測”的位置信息變成“可測、可用、精度高”的位置數據，極大的拓展物理實驗的量化性，使原先課堂做不出，做不好的感性實驗變成“既準又新”的量化實驗，通過簡潔高效的數據采集及處理為課堂節省了大量時間，實現了真正的“高效”課堂.

具體的教學過程可設計如下：

故事導入引發認知沖突：《聰明的猴子能否逃脫厄運》——樹枝上有一只猴子看到一個獵人正用槍對準它，為了逃脫即將來臨的厄運，它想讓自己落到地面上逃走，就在它掉離樹枝的瞬間子彈恰好射出槍口，試問：猴子能否逃脫厄運？ 大部分同學會回答 “能”！

請同學上臺配合模擬示范，請同學扮演獵人，以手中小球為“槍的子彈”，小球水平拋出相當于子彈射出，同時老師手中的另一小球作為“猴子”，由靜止釋放相當于自由落體運動落地，并同時用手機慢動作拍攝：觀看視頻.觀察兩個小球幾乎擦肩而過，在誤差范圍內，猴子極有可能被射中，由此構建物理情境，激發學生對更精細實驗結果的探究.

教師鼓勵學生討論、交流，通過一些平拋運動的實例分析，提出想法改進實驗方案，使大家更細致的理解平拋運動的特征，更全面地了解運動的規律.教師適時引出平拋運動的定義、特點.

讓學生分組進行任務性探究：利用平拋運動的實驗器，分組展開定性探究并匯報(充分尊重學生的主體地位),A組探究平拋運動水平方向的運動規律，B組探究平拋運動豎直方向的運動規律，C組探究三球運動的等時性規律.

建議觀察兩球(或三球)相撞時，利用手機慢動作拍攝可以準確捕捉小球發生碰撞瞬間的畫面，通過逐幀播放，觀察水平或豎直方向的運動，增強實驗的可視性和可信度.

同時引導學生使用物理方法：研究平拋運動如何化曲為直，結合受力分析進行猜想(培養學生合作學習的能力、分析問題、解決問題的能力)

在此基礎上讓學生分析猜想，平拋運動與水平運動和豎直運動的關系.

在學生定性分析的結果上，引出平拋運動的二維演示器，帶領學生把思維由定性分析提升定量精確計算歸納上，得到關于平拋運動更深刻的認識，體現科學的嚴謹性.

具體教學過程如下，教會學生熟悉整套傳感器實驗器材，按說明書完成搭建、調平、試拋體確定落地點、放回收裝置；連接計算機和接收器；熟悉DIslab軟件和平拋運動的界面；完成設備“調零” “水平校準”；釋放發射器，利用傳感器系統自動記錄運動的軌跡，模擬軌跡；利用二次擬合出平拋運動的拋物線軌跡.

利用軟件獨有的加速度分析功能，導出水平方向和豎直方向V-T圖像，可知水平方向a→0，認為近似做勻速直線運動，豎直方向a→9.8m/s2，近似自由落體運動.

通過更精確的數據說明，更好地幫助學生理解運動合成與分解的實際意義，掌握化曲為直的物理方法原理.最后利用適應性訓練，讓學生針對性做隨堂練習，使學生既懂得復雜運動的分解技巧，又會簡單運動的合成方法.

通過這樣一節課的教學指導，貫徹課程教育新理念，社會發展進入新時代理應將新媒體、新技術融入教學過程，激發學生對科學技術濃厚興趣，讓學生體驗到不同于以往的教學方式，培養探索能力、實踐能力及創新精神.