“愤怒的小鸟”击中“抛体运动”复习专题

韩静波

【摘 要】复习课和习题教学是课程改革中面临的积重难返又势在必行的重要突破口。在高三物理课复习中，以“愤怒的小鸟”开展抛体运动复习，学生体验游戏过程，以游戏截图轨迹自编抛体运动习题，教师归类和整合排序后，学生合作解答、分析讨论习题。教学过程中落实三维目标，体验快乐高效的学习过程。

【关键词】愤怒的小鸟；抛体运动；复习课；课程改革

【中图分类号】G424 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2014）01-0026-04

浙江省教育厅决定于2012年秋在全省普通高中全面施行《浙江省深化普通高中课程改革方案》，要求贯彻落实国家和省中长期教育改革和发展规划纲要，优化育人模式，推进素质教育，提高教育质量和办学水平，加快现代化建设。

高三复习课是课堂教学的重要环节，也是浙江省深化普通高中课程改革的重要研究课题。复习课和习题教学是课程改革中面临的积重难返又势在必行的重要突破口。回忆概念，讲解例题，总结解法似乎成了复习课唯一的教学模式。怎样在比重如此之大的复习课上，体现素质能力培养，设计与探索出新型的复习课教学模式，具有重大和积极的意义。深化课程改革，提倡教学中关注过程和方法、情感态度与价值观目标。充分发掘学生思维的积极性、活性，关注能力和方法的提升，体验快乐高效的学习过程。现以游戏“愤怒的小鸟”为主线开展物理高三抛体运动复习专题，此专题复习需三课时。

教学目标

知识与技能：复习平抛运动的基本规律；自编平抛运动习题；培养学生的分析能力、归纳能力、建模能力。

过程与方法：体验自编习题的过程和方法，理论联系实际的建模过程；探讨解决平抛运动问题的基本方法；探讨习题的求解过程和反思编题的目的意义。

情感、态度与价值观：培养抽象思维能力和发散性思维能力；培养合作的意识，理论联系实际的思想；体验自主、快乐、高效的学习。

教学重點、难点

重点：平抛运动的基本规律和解题方法技巧。

难点：理论联系实际和建模的能力。

学习者特征分析

学生能较好地处理平抛运动习题，但对于斜抛运动处理不熟练，按照新课程的理念，若大量练习斜抛运动习题使学生熟悉斜抛场景和解答方法，势必造成学生负担，也是没有必要和错误的。习题以常规平抛运动考查基本知识和技能的掌握，或对“化曲为直”的方法和思想进行能力考查的可能性较大。

在高三复习中，较多学生处在疲惫状态，对于思维性强的难题的把握和驾控能力较弱；较高的思维能力培养得不到落实；复习是反复炒冷饭，外面焦了，里面还是生的，整体效果差，学习者身心俱疲。

教学流程

步骤1 上课伊始，教师让一位头脑灵光但成绩较差的游戏高手学生在讲台上打5分钟游戏“愤怒的小鸟”。这款游戏相当有趣，为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，鸟儿以自己的身体为武器像炮弹一样去攻击肥猪。配乐给人轻松、欢快的感觉。游戏简单而充满挑战，是近年影响力最大的小游戏之一。

5分钟足以把学生从枯燥乏味的复习氛围中拉出，学生的情绪经历了从迷惑、惊愕，到开心、激动，麻木疲倦的大脑一下恢复了灵性和活力。

步骤2 游戏过程以“PrtSC”截图若干。以“抛体运动规律和运用”为主旨，请学生编题。

步骤3 幻灯片滚动播放，呈现愤怒小鸟的截图（包括当堂截取的和事先准备的）。学生在教师指导下当堂编习题。

以上是第一课时。部分学生能在兴奋的状态下迅速开始编题，但部分学生习惯于给题目求解，对于自己编题无从下手。在教师引导和同学帮助下，绝大多数学生都能逐渐进入状态。一个班级50多位学生，教师肯定能发现一些很有创意的好作品，经过课后整理，所编的习题在第二节课教学使用是完全足够的。事实上，我惊叹于学生的这种创造性劳动，所编习题精彩纷呈。

步骤4 课后，教师将学生编的习题收集分类，按照知识的逻辑顺序和难度等因素备课。

步骤5（课时二）将学生编的习题按难度从低到高的顺序让学生讨论并求解，让编题的学生讲题。

步骤6 对于部分习题，询问其编制理由，分析习题情境，师生重新改编并共同求解。

步骤7 学生在分析解题过程中形成知识框架。

第二课时限常规习题，完成教学任务，展现知识框架。

步骤8 （课时三）创新性习题、个性化习题展示，学生体验，编题者分析，教师评述。

【自编习题1】如图1所示，愤怒的小红鸟做平抛运动，弹弓离地面高1m，攻击前方10m处的肥猪，问：发射速度为多少？（g=10m/s2）

图1

分析解答：平抛运动在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。根据竖直和水平建立方程， x=v0t……①，h= gt2……②，可以解得初速度v0=10√5m/s。

这道习题十分简单，可以让全班学生有效地进入分析解题的氛围。

【自编习题2】如图2所示，愤怒的小红鸟做斜上抛运动，弹弓离地面高1m，攻击前方10m处的猪堡，恰好垂直打中离地面6m处，问：发射速度为多少？（g=10m/s2）

图2

分析解答：斜上抛运动，当末速度恰好沿水平方向时，视为反向的平抛运动处理比较简单。根据竖直和水平建立方程，x=v0t……①，h= gt2……②，可以解得速度v0=10m/s。但此时解得的初速度是平抛的初速度，而斜上抛的初速度应该是平抛的末速度，继续求解可得v1=10√2m/s。习题2还是比较简单，但有一个用逆运动处理的方法，和末速度求解易错点。可以提醒学生开始集中注意力，认真对待以下习题的分析。

【自编习题3】如图3所示，愤怒的小红鸟做平抛运动，攻击前方x1=10m处的大头猪，离弹弓x2=5m处有一个高h=0.5m的障碍物，问：弹弓至少要离地面多高？（g=10m/s2）

图3

分析解答：本题的已知量和未知量逐渐增多，难度逐渐增大，中档学生开始要认真思考才能正确求解。对于未知量的假设有一定技巧，应该设弹弓高H，初速度为v，中间会用到时间t，但t只能作为中间参量，而非求解目标。

建立方程： H-h= gt12……①，

x2=v0t1……②

H= gt22……③

x1=v0t2……④

由①②可得： H-h= g ……⑤

由③④可得： H = g ……⑥

由⑤/⑥可得，代入可得。H = m 。

在本题中，大头猪左边存在一个高台，所以攻击大头猪有一个最小的仰角。

【自编习题4】如图4所示，愤怒的小红鸟做斜上抛运动，攻击对方的大头猪，发现猪和发射场刚好在同一水平线上。已知两者距离x=20m，求发射方案。（g=10m/s2）

图4

分析解答：这样的斜上抛运动的轨迹肯定是對称的抛物线。但轨迹不是唯一的，这样的计算是开放式的，可以由学生增加约束条件求解。聪明的学生还会发现，仰角大小和发射速度存在一定关系。课堂上先让学生展开讨论，部分学生会觉得仰角越大发射速度越小，而一部分学生又会觉得仰角越大发射速度也要越大。让学生尝试求解仰角和速度的关系，习题的难度达到较高水平。

建立方程： x=vcosθ·2t……①，

vsinθ=gt……②

由①②可得，v2sin2θ=gx。从这个表达式也可以分析出，当θ=45°时，发射速度最小。

【自编习题5】如图5所示，愤怒的小红鸟做斜上抛运动，攻击斜上方目标，若目标在弹弓的水平前方20m，上方10m处，求发射方案。（g=10m/s2）

图5

分析解答：通过上题分析可知，发射的速度和仰角共同决定了发射的轨迹，而不同抛物线轨迹却都可能会击中目标。这样的计算也是开放式的，可以由学生增加约束条件求解。也可以让学生尝试求解仰角和速度的关系，存在在上抛过程击中和越过最高点下落过程击中的可能，习题的难度达到更高水平。甚至对于大部分学生来说，题目似乎已经达到无法驾控的程度。此时，教师可以提醒学生抛体运动的精髓就是运动的合成和分解，视抛体运动为竖直和水平方向，并建立方程。

x=vcosθ·t……①，

y = vsinθ·t - gt2……②

联立①②可得，y = sinθ· - g ……③

方程及其求解并没有想象中那么复杂，若代入数据，即可得出击中目标的初速度与仰角的关系。但是本题若没有明确的数值，后面的讨论和分析还是比较复杂的，能力和要求都已达到或超过高考压轴题。经过这样的习题求解，学生已经掌握同一轨迹方程下平抛运动最难的习题类型了。

【自编习题6】如图6所示，愤怒的绿色小鸟做斜上抛运动，运动到最高点时候分裂成三个小鸟去攻击斜上方目标，控制好分身的时间，在恰当的时间分身可以达到非常好的攻击效果！如图6所示，假如小鸟在最高点5m处分裂，中间的小鸟水平速度为10m/s，上方的小鸟还有向上的1m/s的分速度，而下方的有向下的1m/s的分速度。求三个小鸟落地点离分裂点的水平距离。（g=10m/s2）

图6

分析解答：对于中间小鸟建立方程：

h= gt12……①，

x1=vxt1……②

联立①②可得x1

对于上方小鸟 h =v1t2+ gt22……③

x2=vxt2……④

联立③④可得x2

对于下方小鸟 h = -v1t3+ gt32……⑤

x3=vxt3……⑥

由⑤⑥可得x3。本题分别对三条轨迹求解，分别求出三处落点，思路比较清晰，属于中等难度。

【自编习题7】如图7所示，黄色小鸟以初速度v0=10m/s，仰角θ=30°飞出，飞到最高点，速度突然增大3倍。求总射程。

图7

分析解答：通过分析，本题为两个平抛运动的连接，难度不大。

v0sinθ=gt……①，

x1=vcosθ·t……②

联立①②可得 x1=5√3m

x2=3vcosθ·t

代入可得，x2=15√3m。所以总位移 x=20√3m。

【自编习题8】如图8所示，“巾帼英雄”是白色的下蛋鸟，它们的蛋非常具有攻击力，会爆炸，所以叫“炸蛋”！这种鸟在飞行过程中，点击屏幕，它们下一个大蛋，并把自己弹开，蛋掉下来可以击毁猪堡！假设斜上抛的总质量为1.2kg的下蛋鸟在最高点的速度为10m/s，突然下蛋，并垂直砸向猪堡。假设蛋重0.2kg，下落速度25m/s，求（1）母鸟弹开的速度，（2）下蛋过程释放的能量。

图8

分析解答：下蛋前后，动量守恒，能量增大，本题的动量是在平面上的矢量式守恒。

（1）初动量P1=Mv1=12kgm/s、P2=mv2=5kgm/s。根据矢量的平行四边形定则可以算得，下蛋后的母鸟动量是P3=13kgm/s，则母鸟弹开的速度为13m/s。

（2）ΔE = mv22+ （M-m）v32- Mv12，代入可得 ΔE =87J。

教学效果评价与分析

1.这个专题的复习以游戏“愤怒的小鸟”引入、编题和求解，总共需要三课时。习题由浅入深，层层深入，在学生不知不觉中难度已提升至高考压轴题水平。到最后几个场景，甚至可以编出情境复杂，联系动量能量守恒知识，涵盖广泛的习题，部分学生编题时天马行空，已非高中生所能求解。我鼓励学生说：“编得很有水准，可以给高考出卷老师做了。”虽然学生不能求解，但依然兴致勃勃。教学中，师生常以网络语言在课堂中交谈，如教师说：“如果你不努力设法去冲破堡垒，没有人会迁就你、体谅你，安慰你的失败。相反，总有一只猪在笑你。”学生说：“我们都是愤怒的小鸟，我们身怀绝技，非要攻下堡垒不可。”课堂气氛幽默谐趣。

2.教学过程中，游戏的内容情境贯穿始终。学生一直处在兴奋的情绪之中，知识复习，能力提升，情感渲染的效果都相当不错。课堂中既有欢声笑语，又有苦思冥想。从能力层面讲，这种教学过程对于锻炼学生围绕一个主题进行发散性和创造性思考，培养创新思维是很有好处的。从情感上讲，可以让学生在常规单调的学习之余，尝试相对有趣的学习方式，对于枯燥的高三生活应当是有益的。同样，这样的教学过程会让教师觉得自己的教学有创造性。让学生在游戏中学，也让教师在游戏中教和学。这样的教与学是知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观三维目标良好达成的过程。

3.教师可以尝试更多的游戏，将其引入课堂。如“割绳子游戏”、“超级玛丽”、“桌球游戏”、“鳄鱼爱洗澡”等都能比较好地编成习题。

4.在教学过程中，部分学生编的习题十分复杂，超越其本人做题水平。其实高考的物理难题学生做不出来的原因，往往不是做不出，而是因为看不懂。所谓看不懂，指的是无法对习题建模，场景无法在头脑中动态关联起来。而一旦在头脑中领会了习题，学生往往就可以利用物理公式和数学技能求解。我们常规是以习题练习解题，但效果不是很好，学生思维的提升很难。而在学生编题、解题的过程中，这个高度不知不觉就被跨越了，如此或许会成为突破教学难题，提升思维水平和解题能力的一种有效方式。

（作者单位：浙江台州市路桥中学）