基于核心素养的教学设计—抛体运动的规律

侯位锋 梁旭

摘要：以核心素养为目标，通过任务分解、情境创设和问题设计，将“抛体运动的规律”的素养目标落实在具体的学习活动中，并就思维引导、实验、教学活动方式提出了建议.

关键词：核心素养；教学设计；抛体运动规律

作者简介：侯位锋（1977-），男，浙江诸暨人，本科，中学高级教师，研究方向：高中物理学科教学；

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中学特级教师，浙江省高中物理教研员，研究方向：中学物理教学目标、方法和策略.

1任务分解

任务1：判断物体是否做抛体运动，理解抛体运动是匀变速运動.

任务2：理论分析并推导平抛运动规律.

任务3：运用平抛运动规律解决实际问题.

任务4：了解探究一般抛体运动规律的方法.

2教学活动

任务1：判断物体是否做抛体运动，理解抛体运动是匀变速运动.

问题情景：如图1所示，问题见表1所示.

教学建议：

（1）思维引导建议：先回顾抛体运动、平抛运动的条件，然后分析图1中这些物体受力与初速度的特点，比较排球、铅球和纸飞机重力与空气阻力、空气升力的大小关系，得出排球、铅球的空气阻力可忽略（理想化方法），就可以确定物体是否是抛体运动或者平抛运动，受力清楚后，利用牛顿运动定律可确定物体运动的加速度.学生虽然不清楚升力的大小，但从飞机在竖直方向的运动情况可以推知升力与重力相差不大.学生可能认为排球和铅球的共同点是曲线运动，教师可引导学生从速度、速度变化、加速度等角度全面进行分析.

（2）教学活动建议：对问题1，考虑到学生已有的知识，可先独立思考，然后学生个别回答和其他学生补充；对问题2，可让学生先分组讨论后回答问题，经教师引导后，师生补充并完善.

任务2：理论分析并推导平抛运动规律.

问题情景：如图1所示的排球运动，问题见表2所示.

教学建议：

（1）思维引导建议：学生已经知道平抛运动在水平与竖直方向的分运动是匀速直线运动和自由落体运动，为什么是这样？需要依据牛顿第二定律求出两个方向上的加速度，结合两个方向上的初速度综合考虑.加速度是速度变化与时间之比，考虑到水平方向速度保持不变，平抛运动的加速度等于竖直方向的速度变化量与时间之比，即自由落体加速度.

（2）教学活动建议：对于问题1，前面实验已经探究了平抛运动的规律，学生虽然知道结果，但并不清楚理由，可以先让学生进行小组讨论，然后回答；对于问题2，由于有一定难度，可以让学生先讨论，然后回答，如果仍有困难，教师可以引导学生分别研究两个方向的速度变化情况，再让学生回答，对于问题3，可让学生独立推导，然后展示并评析.

任务3：运用平抛运动规律解决实际问题.

问题情景1：如图2所示，将一个物体以10 m/s的速度从距离地面10 m高的位置水平抛出（g取10m/s2），问题见表3所示.

教学建议：

（1）思维引导建议：通过对竖直方向位移运动的分析，可以知道落地时间仅由高度决定，求解落地时的速度和位移不仅要考虑大小，还要考虑方向.

（2）教学活动建议：对于问题1，可以先让学生独立思考，然后回答；其他学生补充；对于问题2、3，让学生先独立求解，然后展示结果，看学生是否确定方向，在教师提示的情况下由学生独立完成.

问题情景2：如图3所示，一桥式起重机的起重小车以速度v0=2 m/s的速度向右匀速运动.假设某时刻有一颗松动的螺钉从桥式起重机上掉下，螺钉到水平地面的距离为h=45 m，空气阻力不计，问题见表4.

教学建议：

（1）思维引导建议：引导学生先思考螺钉运动的特点，然后建立坐标系，写出平抛运动规律，列方程求解.刻度尺可以测量水平位移和竖直位移，根据平抛运动规律列出方程，思考如何避开测量时间直接测量速度.

（2）教学活动建议：对问题1，学生先独立思考，然后回答，其他同学可以发表不同意见并补充完善；对问题2，让学生独立求解后展示，问题3难度较大，可以让学生分组讨论，然后回答.

任务4：了解探究一般抛体运动规律的方法.

问题情景：如图1所示中抛出的铅球，问题见表5所示.

教学建议：

（1）思维引导建议：斜抛运动的轨迹具有一定的对称性.斜抛运动在最高点时的速度是水平方向，所以过最高点后的轨迹与平抛运动相同.

（2）教学活动建议：对问题1，可以先分组讨论，然后回答，其他同学补充完善，对问题2，可由学生直接回答；对问题3、4，先由学生独立推导，然后展示，并不要求所有同学能够推导.