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第十届全国青年教师教学大赛 一等奖 教案 质点在平面内的运动_图文

《 质点在平面内的运动》 教学设计
课 题

质点在平面内运动

执教教师

湖北省鄂南高中 梅细峰

(1)知道物体的运动轨迹不是直线时,需要建立平面直角坐标系进行研究。 (2)理解运动是可以进行合成和分解的,明确合运动和分运动的概念,能够在具体 知 识 与 技 能 教 学 目 标 过 程 与 方 法 的问题中分析和判断哪个是合运动,哪个是分运动。 (3)知道合运动和分运动是同时发生的,并且互不影响,运动的合成与分解遵循平 行四边形定则。 (4)理解两个匀速直线运动的合运动是匀速直线运动。 (5)学会如何处理运动的合成与分解问题,进一步理解矢量的运算法则。 (1) 通过对质点在平面内运动现象的观察和实验,获得探究活动的体验。 (2) 经历蜡块运动的位置、轨迹等的研究过程,体会其中的数学方法。 (3) 通过实验探究、理论推导使学生掌握运动的合成与分解的方法。 (4) 体会将曲线运动分解为直线运动的处理方法。 情感态度 与 价 值 观 教学 重点 (1)让学生经历观察、思考、实验、讨论、交流的过程,在知识和方法的掌握过程 中激发对科学探究的兴趣,感受科学探究的艰辛,体验成功的快乐。 (2)在合作学习的过程中认识交流合作的重要性,培养自主意识和团队精神。 (3)培养学生勇于运用所学知识、化难为易、勇于进取的意志品质。 通过探究找到合运动和分运动的具体关系以及掌握运动的合成与分解的研究方法。 “质点在平面内的运动”是人教版高中《物理》(必修 2)第五章“曲线运动”的第二节内容。 在这一章中,教材的安排是第一节先讲述曲线运动的概念及物体做曲线运动的条件,本节在此 基础上通过对质点在平面内的运动的研究,掌握曲线运动的合成与分解方法,从而为研究抛体 运动进行铺垫。本节课是学生在学习研究了匀速直线运动、匀变速直线运动等较简单的直线运 动后从定量研究直线运动规律进入定量研究曲线运动规律的转折点。 从整个高中物理教材的编排看,在学生学习了力的合成与分解的平行四边形定则后,这一 教材 分析 节是平行四边形定则在第二个矢量运算中的应用。学好这一节能使学生真正体会到平行四边形 定则这一矢量运算法则,并且能很容易的推广到其它的矢量运算。 矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中,因此无论从这一章看还是从整个教材 看这一节是承上启下的重要知识。学好这节内容,一方面可以深化前面所学的知识,另一方面 又为后续学习打好必要的基础。 本节内容在教学中由实验引入,注重学生的讨论分析,注重方法的培养,同时注重联系生 活。

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学生已经学习了直线运动的规律和研究方法,力的合成与分解所遵循的规律,本章在前面 学情 分析 学习了曲线运动的基本知识以后,学生就遇到了运用以前的运动学知识不能解决的问题,从直 线运动到曲线运动的转变符合认知规律,但需要化曲为直的思维、运动合成与分解的方法。 教学 难点 教学 方法 实验 设备

经历蜡块运动的研究过程,体会等效的研究方法,能够初步分析运动合成与分解问题。 讲授法、讨论法、归纳演绎法、实验法 多媒体课件、带竖直标杆的小车、自制遮光镜、 直尺、 记号笔、节拍器、自制质点在平面内运动演示仪 教学设计的基本思路是:从飞机起飞等生活中平面内的物体运动入手,提出问题“如何在 平面直角坐标系内研究物体的运动规律?”从而引入新课。教学中以推车游戏为基础,提出合 运动和分运动的概念,并通过实验理解概念的内涵和外延。 合运动和分运动间存在怎样的关系呢?本堂课对两个互相垂直的直线运动的合成进行研 究,先引导学生猜想两个互相垂直直线运动在什么条件下合运动也是直线,再用蜡块实验初步

设计 思路

验证猜想,接着用更严密的数学方法从理论的角度推导,得出运动的合成与分解所遵循的规律 ——平行四边形定则,最后通过判断猜想让学生掌握运用规律解决实际问题的方法;从逆向思 维引导学生得到复杂的曲线运动可以分解为简单的直线运动来研究,从而获得化曲为直的思想, 为下节抛体运动做好准备。 本课以视频、图片、游戏为载体强化感性认识,以观察猜想、实验探究、理论推导、分析 归纳为手段得出规律。通过“现象一假设一实验验证—形成规律—应用” 让学生亲身感受科学探 究的过程,体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

1、 视频、生活实例引入课题

2、 游戏实验、形成概念 教学 流程

3、 蜡块实验、初步探究

4、 理论探究、得出规律 5、 验证 5、 应用规律、判断猜想 8、 验证

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教 学 过 程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 让 学 生注 意 观察 物体 观看视频,思考问题 在平面内的运动获得初步 的感受,从而引入课题— 质点在平面内的运动。 两名学生表演推车游 戏。 与已有认知和预期现 象对比,产生认识冲突。 物理来自生活,又高于 生活。让学生从游戏中学 习物理知识既能提高学生 学习兴趣、活跃课堂气氛, 又符合认知规律。在游戏 中使学生获得直观感受: 运动是可以合成和分解 的,并且巧设游戏规则, 很容易得到合运动和分运 动间等效替代、时间相等 的结论。 分运动间彼此独立 的,必须用真实的实验支 撑,这部分教学是通过几 个创新型的实验与学生共 同完成的,既培养了学生 的思维方式,又提高了学 生的科学素养,特别是用 通电线圈控制埋入大头针 的蜡块起停,用节拍器计 时等都是一种创新,充分 展示教师的创造性思维。 但凭一个实验是不能下结 论的,所以教师的总结充 分展示了对科学的尊重。 在学生对运动的合成 和分解的法则还没有深入 了解的情况下提出猜想, 目的是想要学生获得一定 的体验,同时用实验的方 法初步验证猜想,激发学 生的求知欲望,为后面理 通过表述和动手操 作,完成实验。
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播放飞机起飞视频并讲解, 列 举平面内类似运动。 提问: 如何确定物体在平面内 视频引入 的位置? 怎样在平面直角坐标系中研 究物体的运动规律? 新课教学 介绍推车游戏规则。 一、推车游戏、 游戏结束后提出问题:沿着竖 形成概念。 直方向向下划的线, 为什么在黑板 上的划痕却不是竖直方向? 提出合运动和分运动的概念。 设问:合运动、分运动存在着 怎样的关系? 再设情景:演示蜡块实验,加 深对概念的理解。 过渡引言:合运动与分 运动间遵循怎样的规律呢? 二、蜡块实验、 初步探究

思考并回答问题。 结合游戏和实验在老 师引导下理解:运动的等 效性、等时性和独立性。

带着这样的疑问, 猜猜两个互 相垂直的分运动是直线运动, 在什 么条件下它们的合运动也是直线 运动?

提出蜡块实验满足两个分运 动是互相垂直的匀速直线运动。

提出猜想并获得体 验。

提问:合运动是不是直线的 呢?

积极思考,通过生生 交流和师生对话完善实验 方案。

“描点法”实验记录蜡块位置 进行分析。 通过设问, 引导学生对实验现 象进行思考,提炼出“点大概在一 条直线上、相邻点距大致相等” 。 总结:蜡块可能做匀速直线运 动, 要想确定必须进行严密的理论 推导。

论推导得出规律做准备。

提出任务和探究方案。 在学生理论探究的过程中进 行巡回指导 三、理论推导、 总结规律 组织学生进行结果交流。 总结: 运动的合成与分解遵循 平行四边形定则。

在问题的驱动下,对 实验现象进行初步的思考 和归纳。

这个环节中学生描点 研究蜡块运动的方法,是 前面学过的用打点计时器 研究平面内的一种延伸, 也是一种创新。

提出运用规律来判断猜想。 举例让学生判断合运动是否为 四、规律应用、 直线运动。 判断猜想 总结判断方法。

以小组为单位进行理 论探究,在探究中初步体 验运用数学方法规范研究 物理问题的过程,并将结 果写在学案上。 讨论完后,组长展示 并汇报。

让学生体会进行科学 探究时,除了实验以外还 需要严谨的理论推导。 设 计这 一部分 的目 的 是用物理学中规范的方法 强调坐标、轨迹的概念, 并且以此为基础解决位移 和速度的问题,目的是培 养学生运用数学方法、数 学知识解决物理问题的能 力,也为学生提供了研究 物理问题的一种方法,让 学生在探究与学习交流的 过程中提高自主意识、合 作精神。

提问:简单的直线运动 合成为复杂曲线运动, 好像没有好 处? 总结:复杂的曲线运动 可以分解为简单的直线运动进行 研究。 学生回忆旧的知识, 获 得做直线运动的条件。

学生思考并回答 体会运动合成与分解 的意义、化曲为直的思想 方法。

本节内容是为解决质 点在平面内的曲线运动提 供一种方法,需要用到化 曲为直的思想,为后面抛 体运动的研究埋下伏笔, 研究过程和蜡块运动的理 论推导相同,先建立直角 坐标系,再求坐标值、确 定轨迹方程,求合位移和 合速度,实际上涉及到先 分解后合成的思想。

课堂小结

1、 通过对常见现象的观察和亲身体验, 理解了质点在平面内的复杂运动可以分解为不同方 向的较简单的直线运动。 2、 掌握了运动的合成与分解所遵循的规律——平行四边形定则, 并且初步学会了运用规律 解决实际问题的方法。 3、 在大家亲身体验和实验的过程中,体现了合作精神,从而体验了成功的快乐。 两个相互垂直的分运动,一个是匀速直线运动,另一个是初速度为零的匀加速直线运动, 求合运动的规律
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课后探究

质点在平面内的运动 1、分运动和合运动的概念
同时参与的运动 实际运动

分运动

等效 等时

合运动

板 书 设 计 y = vy t

独立 2、遵循的规律 蜡块运动的研究
位置 轨迹 位移 速度
2 2

x = vx t

y?

vy vx

x

s ? x 2 ? y 2 ? vx ? v y t
y vy tan? ? ? x vx

v ? vx ? v y
2

2

tan ? ?

vy vx

平行四边形定则 3、运动的合成与分解 合成 分解:化曲为直

教 学 反 思

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附:质点在平面的运动学案 理论推导: 已知 O 为计时起点,设红蜡块沿水平方向匀速运动的速度为 v x ,竖直方向匀速运 动的速度为 v y ,经时间 t 从 O 运动到 P。 任务 1、在下面建立直角坐标系、求出蜡块在 P 点的位置坐标

p

.

o

.
Y= (用 VX、VY 和 t 表示)

蜡块在 P 的位置坐标:X=

任务 2、求出蜡块的轨迹方程(Y 与 X 的关系) 、合位移的大小和方向。

探究 1、探究蜡块做什么运动?尝试表示蜡块的实际速度大小和方向。

探究 2、蜡块合运动和分运动的位移(速度)之间遵循什么规律?

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