对“平抛运动”教学的一点尝试



对“平抛运动”教学的一点尝试

◇四川赵希林

平抛运动是中学物理教材上一段重要的内容．在人教版《必修一》中,教材对运动、力、力与运动作了基础性的讲解,学生已经对牛顿力学中最基本的内容与方法有了一定的了解与掌握．《必修二》一开始就是“抛体运动”,这一知识既是运用牛顿力学的方法和规律去处理新的问题,也是对运动、力、力与运动的关系的一种加强与深化．而且,这一部分所研究的对象从直线一下过渡到曲线,研究过程中更多运用了等效性的物理思想．这样,学生的学习的难度增加了不少．因此,这一部分的学习,对学生是一种挑战,对教师的教学也是一种挑战．

为了让学生较为顺利地完成这一部分内容的学习,并且通过这一部分的学习对物理的内容与方法有更进一步的了解与把握,我们对这一部分的教学进行了较深入的思考,对相关实验做了一些新的考虑和改进．经过这样的处理后,对教学过程确实有了不同的反应,学生对内容的理解和把握确有提高,下面是笔者对该课题的一些反思．

1新课教学过程

1.1知识回顾

1) 物体做曲线运动的条件:速度方向与合力(加速度)方向不在一条直线上.

2) 处理曲线运动的方法:运动的合成与分解.

1.2新课教学

1) 什么是平抛运动?

学生阅读教材第8页内容,回答:物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动,叫作平抛运动．

演示实验:

a) 把粉笔头从手中松开让其自由下落．学生思考这是平抛运动吗?

b) 把粉笔头斜向上方抛出,让其在空中飞行．学生思考这是平抛运动吗?

c) 把一张作业本纸水平抛出,让其在空中飞行．学生思考这是平抛运动吗?

d) 把这张作业本纸揉成一团水平抛出,让其在空中飞行．学生思考这是平抛运动吗?

图1

总结: 做平抛运动的物体具有水平初速度，只受重力作用，运动轨迹如图1所示.

2) 怎么处理平抛运动?

(1) 2 s后物体的位移；

(2) 2 s后物体的速度；

(3) 2 s后物体的加速度.

继续思考:既然匀变速直线运动的公式不能处理平抛这种曲线运动,那么我们怎么处理这个问题呢?

理论探究:曲线运动能不能用运动的合成分解来解决?把它分解为2个直线运动,把分运动解决好后再合成,这样2 s后的位移不就清楚了吗?

图2

建立如图2所示的直角坐标系,在x轴上物体有一个初速度v0,但不受任何力的作用,如果没有重力,小球应该做水平方向的匀速直线运动,所以水平方向应该可以看作是匀速运动;如果没有初速度,只受重力作用,则小球应该做自由落体运动,因此竖直方向应该可以看作是自由落体运动．

实验验证: 实验器材包括平抛演示仪、数码相机.

a)平抛的小球和右侧自由落体的小球在同一时刻几乎在同一高度．

b)平抛的小球每3个时间段在水平方向发生的位移大小差不多都是一个小格;

反复对学生提问:这样的结果说明什么问题?并提示,前面我们所作的理论考虑是什么?在这里，笔者给学生留了比较多的时间去思考、讨论．

图3

最后,与学生一起得到这样的结论：考虑到一定的实验误差,我们基本可以确定平抛运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动．

那么,例题就可以处理了.

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

从课堂的反应来看,这样的处理是比较成功的．

2课后反思

2.1为何这样设计教学流程?

平抛运动这节课以往处理流程是这样的:什么是平抛运动?→平抛运动的特点(水平方向匀速运动,竖直方向自由落体)→例题练习．笔者在讲授这节课时调整了一下思路:什么是平抛运动?→例题练习→讨论平抛运动的特点(水平方向匀速运动,竖直方向自由落体)→演示实验验证想法→完成例题．

为什么要这样设计呢?

平常我们都在抱怨学生课堂上不主动,坐在那儿被动地听老师讲,听完后做作业又做不好．那究竟是什么原因造成了这样的结果呢?

笔者认为原因有2个:1)表面上学生认真听,实际上他们并没有真正理解该知识点,因为他们并没有真正参与到教学过程中来,并没有真正动脑筋思考,只是被动接受,而这种被动接受与教师教学过程中知识呈现的方式有关; 2)根据生理特点，一个人的精神专注时间不可能持续40 min,高中生一节课能高度专注达到25 min就不错了,所以不能期望学生整节课40 min都在专注地听.如果不想办法在教学过程中不断改变呈现方式,让学生的兴奋点不断转移,并同时形成一种逻辑链条,学生学习的效果肯定是要打折扣的,学习的效率是不可能高的．

对此笔者有一些想法:我们能不能把课堂上要讲的问题精炼一下,一节课有目的地解决1～2个问题,通过巧妙设问紧紧地把学生的注意力抓住,从而提高每堂课的效率．所以在“平抛运动”这节课中笔者是这样设计的:当处理完什么是平抛运动后,马上给出一道例题,同学们都处理不好,那么这就无形地设置了一个问题,该怎么处理呢?第一次引起了学生的注意．当理论上探讨完平抛运动可以看作水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体后,笔者又提出了一个问题:平抛运动真的能这样处理吗?然后我们用演示实验来验证,这样把学生快要散了的注意力又抓了回来,并且通过一个实实在在的现场演示加强了结论的可信度,在学生的头脑中深深地留下了一个烙印:平抛运动确实可以这样处理!

2.2如何处理频闪照片?

对于平抛运动的特点,教材上是利用频闪技术得到的频闪照片对比分析得到的，但是随着科学技术的发展,胶片相机已基本被数码相机取代,我们很难找到胶片,而且一般学校也不会开辟一间暗室来拍摄频闪照片和冲洗相片．所以学生对什么是频闪照片体会不是很深刻,进而会影响学生的理解．后来笔者发现现在的数码相机具有连拍功能,能实现1 s拍20张甚至60张的拍摄速度.数码摄影技术的出现为这节课提供了坚实的技术支持．连拍数码相机的出现解决了几个关键问题:1)不需要暗室来频闪摄影和冲洗相片了,数码相机直接就摄影和显现了. 2)平抛运动持续时间很短,怎样才能在短时间内多次频闪，并且还要得到清晰的图像？这是一个非常困难的事情．但是1 s连拍60张这个功能完美地解决了这个问题,并且由于曝光时间短,照片中小球的图像没有出现明显的拖影现象,把每一时刻小球所处的位置展现得非常清晰、完美．基于此,我们能在教室里所有同学的注视下轻松地得到平抛运动的连拍照片,能给学生留下一个非常深刻的印象,极大地调动了学生的求知欲,促使他们牢牢地确信平抛运动的处理方法,并且这种现场感对学生的情感产生一定的影响,使他们对科学的认同加强,从而大大提高了课堂的教学效率．

2.3不足之处

1) 演示实验过程中一个小球平抛,一个小球自由落体,这样连拍相片一对比非常明显地看到平抛运动在竖直方向上可以处理为自由落体运动，但是其水平方向处理为匀速直线运动还需要从背景板上的坐标格进行分析得出,这一步不是很清晰、明显．课程结束后,笔者又进一步进行了思考,并做了以下改进:在平抛运动的上方让第3个小球做与平抛水平初速度一样的匀速直线运动.这样,平抛运动就可以同时和水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动进行对比,实验效果会更清晰、明显.当然,如何实现这一点还有待进一步的思考和对实验器材的改进．

2) 在教学结束后如果还有时间,可以考虑把连拍照片快速连续播放,学生们会看见一小段动画,感觉到小球是运动的．给学生们介绍这就是电影、动画的工作原理:人眼在某个影像消失后,仍可使该影像在视网膜上滞留0.1～0.4 s左右,电影胶片都是由一幅幅的照片组成的,电影胶片以24格·s-1画面匀速转动,一系列静态画面就会因视觉暂留作用而造成一种连续的视觉印象,产生逼真的动感．这样的介绍更能吸引学生们的注意力,让他们切实感觉到物理原理在现实生活中的应用．“科技是第一生产力”不是一句枯燥的口号,可在不经意间给学生们渗透这个观点．

教学确实是一个无法用一个统一的模式来统一的问题,仁者见仁、智者见智,不同的人有不同的理解与方法．但核心的一点是统一的,就是要用适合学生的生理和心理发展的方式，用一种体现社会发展的方式，用一种能提高学生学习积极性和学习效率的方式，用一种把学生看作人的方式来进行教学．但愿我们教学时能在这一方面多一些思考、多一些行动．

(作者单位：四川省泸州高中 )