黃巧曦

“平拋運(yùn)動”是高中《物理2》（必修）第二章拋體運(yùn)動的核心內(nèi)容，也是整個(gè)曲線運(yùn)動的重點(diǎn)之一。平拋運(yùn)動是自然界廣泛存在的物體運(yùn)動的一種形式，是一種典型的勻變速曲線運(yùn)動。對平拋運(yùn)動的深入分析有利于學(xué)生更加深刻地理解曲線運(yùn)動。本節(jié)知識著重解決三個(gè)問題—什么是平拋運(yùn)動？怎樣用獨(dú)立性原理分解平拋運(yùn)動？平拋運(yùn)動的位移和速度與時(shí)間具有怎樣的關(guān)系？通過這節(jié)課的教學(xué)，不僅應(yīng)讓學(xué)生了解有關(guān)平拋物體運(yùn)動的知識，更重要的是在這三個(gè)問題的解決過程中，應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，學(xué)習(xí)運(yùn)用已有知識解決物理問題的一般方法，樹立對知識進(jìn)行再次發(fā)現(xiàn)與探索的學(xué)習(xí)觀念，激勵(lì)學(xué)生的探索精神，以在探究過程中獲得知識、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力，尤其是探究能力。

一、導(dǎo)入新課

【播放視頻】 空軍在演習(xí)中投彈的情境。

教師提問：“炸彈離開飛機(jī)后的運(yùn)動軌跡是什么形狀？”

小結(jié)：像炸彈一樣被拋出的物體，如果不計(jì)空氣阻力，在空中所做的運(yùn)動，都被稱作拋體運(yùn)動。

【演示】用打針筒演示不同角度射出的水柱。

學(xué)生觀察：以不同的角度把水柱射出，忽略阻力，水柱在空中就做不同的拋體運(yùn)動。

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)情境，增強(qiáng)感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的興趣。

二、平拋運(yùn)動的特點(diǎn)和性質(zhì)

教師提問：“這種運(yùn)動物體的初速度有何特點(diǎn)？在不計(jì)空氣阻力的情況下受力有何特點(diǎn)？”

“不計(jì)空氣阻力”是為了忽略次要因素，突出主要因素，使研究的問題簡單化，從而建立模型。

小結(jié)：物理學(xué)上把這種具有水平方向的初速度、只在重力作用下的曲線運(yùn)動叫作平拋運(yùn)動，它是一種勻變速曲線運(yùn)動。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生主動思考，通過觀察和交流，由實(shí)際問題過渡到建立科學(xué)的平拋模型，突出物理學(xué)“理想化”的研究方法。

三、平拋運(yùn)動的分解

教師提問：“同學(xué)們能否用前面學(xué)過的直線運(yùn)動和運(yùn)動的合成與分解知識，來處理這一復(fù)雜的運(yùn)動？我們應(yīng)該將這一平拋運(yùn)動沿什么方向進(jìn)行分解？分解的依據(jù)是什么？”

教師點(diǎn)評學(xué)生的回答：“可以從物體運(yùn)動的實(shí)際情況，也就是運(yùn)動效果進(jìn)行分析，提出分解的設(shè)想。也可以從力與運(yùn)動的特點(diǎn)尋找分解的方向?！?/p>

小結(jié)：將平拋運(yùn)動沿水平方向和豎直方向進(jìn)行分解。

【設(shè)計(jì)意圖】利用已學(xué)的直線運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動的獨(dú)立性原理來研究復(fù)雜的曲線運(yùn)動，滲透物理學(xué)中“化繁為簡”的思想。引導(dǎo)學(xué)生能從運(yùn)動的實(shí)際效果確定分運(yùn)動的方向，教會學(xué)生學(xué)會確定分運(yùn)動的

依據(jù)。

四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平拋運(yùn)動的分運(yùn)動

教師提問：“分解出來的兩個(gè)分運(yùn)動可能是什么規(guī)律的運(yùn)動呢？依據(jù)是什么？”

學(xué)生針對這兩個(gè)分運(yùn)動從力與運(yùn)動的關(guān)系展開討論，提出猜想：水平方向是勻速直線運(yùn)動;豎直方向是自由落體運(yùn)動。

教師質(zhì)疑：“這種由理論分析做出的猜想，是否符合事實(shí)呢？”

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生根據(jù)已有的知識進(jìn)行分析和判斷，進(jìn)行新知識的構(gòu)建，培養(yǎng)理論探究的能力。

1.驗(yàn)證水平方向的運(yùn)動

教師提問：“如何驗(yàn)證平拋運(yùn)動在水平方向是不是真的做勻速直線運(yùn)動？”

學(xué)生提出用測量法進(jìn)行驗(yàn)證，教師在給予肯定的同時(shí)也提出質(zhì)疑：“用秒表能否正確測量時(shí)間？如果實(shí)驗(yàn)室中沒有頻閃照片怎么辦？”

學(xué)生回答：“采用對比的方法進(jìn)行驗(yàn)證。拿兩個(gè)相同的小球，讓它們同時(shí)朝同方向運(yùn)動，一個(gè)做平拋運(yùn)動，另一個(gè)在光滑的水平軌道做勻速直線運(yùn)動，看看它們能不能撞到一起。”

教師質(zhì)疑：“撞在一起說明什么問題？”

學(xué)生回答：“說明它們在相同時(shí)間內(nèi)在水平方向通過相同的水平位移?！?/p>

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力，對他們的方案設(shè)計(jì)予以肯定，以保持他們的興趣和信心，同時(shí)又通過質(zhì)疑不斷激發(fā)他們的探究思維，了解對比法在實(shí)驗(yàn)中的作用。

教師提問：“如何獲得相同的且是水平的初速度呢？有什么辦法可以控制這些條件？如何做到同時(shí)釋放？用手行嗎？”

【設(shè)計(jì)意圖】不斷的交流和討論，使學(xué)生從被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的精神。

根據(jù)討論的結(jié)果，教師出示已經(jīng)制作好的教具，如圖1所示。

圖1

【演示】平拋運(yùn)動與水平勻速直線運(yùn)動的比較。

教師質(zhì)疑：“大家只看到兩個(gè)小球撞到一起，兩個(gè)小球從開始運(yùn)動到撞到一起的中間過程，你們認(rèn)為應(yīng)該是什么樣的？如何可以觀察到？”

【視頻】逐幀播放：在同一時(shí)刻它們都在同一豎直線上。說明它們在相同時(shí)間內(nèi)，在水平方向上通過相同的位移。

小結(jié)：平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動。

【設(shè)計(jì)意圖】實(shí)驗(yàn)瞬間即逝，但是通過電腦緩慢播放事先拍攝的視頻，可以讓學(xué)生更仔細(xì)地觀察一遍。同時(shí)也教會學(xué)生如何用現(xiàn)代媒體手段把瞬間即逝的現(xiàn)象記錄下來。

2.驗(yàn)證豎直方向上的運(yùn)動

教師提問：“平拋運(yùn)動在豎直方向是否做自由落體運(yùn)動，我們可以設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證？”

學(xué)生設(shè)想：“拿兩個(gè)相同的小球，讓它們同時(shí)運(yùn)動，一個(gè)做平拋運(yùn)動，另一個(gè)做自由落體運(yùn)動，看看它們是不是同時(shí)著地?！?/p>

教師質(zhì)疑：“同時(shí)著地說明什么？”

學(xué)生回答：“說明它們在相同的時(shí)間內(nèi)下落的位移相同?！?/p>

教師引導(dǎo)：“怎么確保兩球同時(shí)開始下落呢？也采用兩個(gè)電磁鐵串聯(lián)，由一個(gè)開關(guān)來控制這兩個(gè)小球同時(shí)被釋放，可行嗎？”

教師繼續(xù)引導(dǎo)（如圖2所示），設(shè)置了一個(gè)微動開關(guān)，這個(gè)微動開關(guān)能確保小球做平拋運(yùn)動的同時(shí)，切斷電磁鐵的電源，確保了另一個(gè)小球也同時(shí)下落。

圖2

【演示】開關(guān)的作用。

【設(shè)計(jì)意圖】不斷的交流和討論，使學(xué)生從被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的精神。

【演示】平拋運(yùn)動與自由落體運(yùn)動的比較。

教師質(zhì)疑：“根據(jù)自由落體的知識可知，小球從開始下落到落在軌道上，大約只有0.3秒，你是如何判斷它們是否同時(shí)著地呢？”

學(xué)生回答：“可以聽聲音?！?/p>

【視頻】把兩個(gè)小球從開始運(yùn)動到同時(shí)落地的中間過程，逐幀播放，在同一時(shí)刻小球都在同一水平線上，說明它們在相同時(shí)間內(nèi)，在豎直方向上下落相同的位移。

小結(jié)：平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動。

強(qiáng)調(diào)：分運(yùn)動性質(zhì)由分運(yùn)動方向上的受力和初速度來確定（理由就是運(yùn)動的獨(dú)立性原理）。

五、平拋運(yùn)動的規(guī)律及應(yīng)用

1.平拋運(yùn)動的規(guī)律

教師提問：“如果有一個(gè)做平拋運(yùn)動的小球，我想知道經(jīng)過t時(shí)間后，小球所在的位置及小球運(yùn)動的速度，如何解決？”

教師引導(dǎo)學(xué)生作圖并完成板書、板畫（提示：水平方向和豎直方向用腳標(biāo)x、y加以區(qū)別）。

請學(xué)生用前面學(xué)過的知識推導(dǎo)出這兩個(gè)分運(yùn)動規(guī)律，即兩個(gè)方向上的速度和位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，并寫出合運(yùn)動的合速度、合位移的規(guī)律（見圖3、圖4）。

圖3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖4

【設(shè)計(jì)意圖】認(rèn)識平拋運(yùn)動的處理方法是從復(fù)雜到簡單，先分解再合成，這個(gè)規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法。教師適當(dāng)歸納總結(jié)，完成相應(yīng)的板書，幫助學(xué)生加深理解。

2.平拋運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用

【討論1】物體在空中運(yùn)動的時(shí)間t是由? ? ? ? ?決定;物體空中運(yùn)動的水平位移x是由? ? ? ? ? ? 共同決定。

【討論2】飛機(jī)在投彈過程中做勻速直線運(yùn)動，若飛機(jī)每間隔相等的時(shí)間投下一枚炸彈（不計(jì)空氣阻力），試分析：

（1） 在炸彈落地前，炸彈將在空中排成一條______。

（2） 相鄰炸彈在地面上的炸點(diǎn)的距離______。

【課件演示】飛機(jī)每隔相同的時(shí)間投下一枚炸彈的情境。

【設(shè)計(jì)意圖】從物理的模型回到實(shí)際的情境，呼應(yīng)課前的情境，讓學(xué)生體會到解決問題所帶來的成就感。

六、布置作業(yè)

1.課本第56頁3、4、5題。

2.探究活動：（1）將塑料管接在水龍頭上，設(shè)法在墻壁上留下水做平拋運(yùn)動的軌跡;（2）在軌跡上設(shè)法找出相同時(shí)間間隔的點(diǎn);（3）測量相鄰兩點(diǎn)間的豎直距離，分析這些距離的特點(diǎn)。

（作者系福州第十中學(xué)副校長，特級教師）

責(zé)任編輯：孫昕

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