視頻簡介：
視頻標(biāo)簽：物理實驗教學(xué),說課比賽視頻,平拋運動
所屬欄目：高中物理說課視頻
視頻課題：2017年浙江省高中物理實驗教學(xué)說課比賽視頻《平拋運動》創(chuàng)新實驗教學(xué)設(shè)計-徐忠岳-浙江省舟山
教學(xué)設(shè)計、課堂實錄及教案：2017年浙江省高中物理實驗教學(xué)說課比賽視頻《平拋運動》創(chuàng)新實驗教學(xué)設(shè)計-徐忠岳浙江省 舟山市東海中學(xué)（楊羲紀(jì)念中學(xué)）高中物理
《平拋運動》創(chuàng)新實驗教學(xué)設(shè)計
徐忠岳
（舟山市東海中學(xué)； 浙江 舟山 316000）
一、使用教材
人教版高中《物理必修2》第五章第二節(jié)。
二、實驗器材
自制教具：
（演示實驗）---自制光影平面計時器1套。
（學(xué)生分組實驗）---頻閃光源12只，平拋運動軌道（附水準(zhǔn)泡）和支架12套。
其它：相機，三腳架，白板筆12支，塑料紙12張等。
三、實驗創(chuàng)新要求/改進(jìn)要點
突破傳統(tǒng)打點計時器和頻閃攝影技術(shù)的紙帶牽阻和操作麻煩等缺點。
自制的光影平面計時器經(jīng)濟(jì)實用，它結(jié)合了頻閃攝影、DIS和打點計時器的優(yōu)點，大大提高了實驗效率。相比頻閃攝影，它更加方便，不需要極端黑暗的環(huán)境，不需要拍照就能直接看到運動軌跡；相比無線位移傳感器，它顯然更加形象直觀；相比打點計時器，它沒有紙帶牽阻，而且是二維的，還能加深學(xué)生對傳統(tǒng)打點計時器的理解。
四、實驗原理/實驗設(shè)計思路
如圖1和2所示，自制頻閃光源可以發(fā)出紫光，頻率由單片機控制，可以充電、調(diào)焦和調(diào)頻。當(dāng)做平拋運動的光源經(jīng)過光影畫布時會留下一串反映物體運動規(guī)律的點跡，可以用描點法和相機連拍的方式獲取并分析物體的運動軌跡，定量研究平拋運動水平和豎直方向上的運動規(guī)律。
如圖3所示，通過軌跡坐標(biāo)分析，得到如下結(jié)論：
在豎直方向上， ,忽略一次和零次項得 ，所以光源在豎直方向上做 a=g≈9.79m/s2的自由落體運動。在水平方向上， ，忽略零次項得 ，即在水平方向上光源做初速度為0.7922m/s的勻速直線運動。
五、實驗教學(xué)目標(biāo)
物理觀念：掌握平拋運動的規(guī)律（軌跡、位移、速度、加速度）。
科學(xué)探究：培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計方案、驗證猜想的探究能力。
科學(xué)思維：掌握“化曲為直”、“化繁為簡”（利用“運動的合成與分解”分析平拋運動）和數(shù)理結(jié)合解決實際問題的思維方法。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：體驗科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)、曲折、艱辛和喜悅；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的興趣和勤于思考的良好品質(zhì)，以及善于交流、樂于承擔(dān)和分享的團(tuán)隊精神。
六、實驗教學(xué)內(nèi)容
利用描點法或相機連拍的方式獲取平拋運動的軌跡。利用軌跡分析軟件獲取物體的位置坐標(biāo)，分析實驗數(shù)據(jù)，交流、歸納實驗結(jié)果。
七、實驗教學(xué)過程
（一）發(fā)現(xiàn)問題
通過實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)光影畫布的留跡時間比較短（在黑暗的環(huán)境中可以保留2-5分鐘，但在比較亮的環(huán)境中只能保留幾秒鐘）。
（二）討論實驗方案
學(xué)生提出的實驗方案可以歸納為描點法和拍照法兩種。學(xué)生通過自主設(shè)計和討論，不斷完善各自的方案。比如學(xué)生用白板筆在塑料紙上描點，再利用坐標(biāo)紙來讀取坐標(biāo)；利用相機高速連拍，以捕獲清晰的照片。
最后確定采用了拍照和軟件分析相結(jié)合的方案，因為很多軟件都有讀取坐標(biāo)的功能，比如運動軌跡分析軟件和windows自帶的畫圖軟件。我認(rèn)為對高中學(xué)生來說，讀取坐標(biāo)只是一種機械性的勞動，應(yīng)該把時間盡可能地用于創(chuàng)造性的探究。
（三）實驗驗證
現(xiàn)場拍攝平拋運動軌跡，利用運動軌跡分析軟件定量研究平拋運動規(guī)律。
（四）總結(jié)歸納平拋運動規(guī)律
（五）課外拓展性實驗研究
包括運動的合成與分解、過山車、線速度與角速度的關(guān)系、單擺和彈簧振子等。
八、實驗效果評價
（一）提高了實驗效率
光影平面計時器經(jīng)濟(jì)實用，它結(jié)合了頻閃攝影、DIS和打點計時器的優(yōu)點，大大提高了實驗效率。相比頻閃攝影，它更加方便，不需要極端黑暗的環(huán)境，不需要拍照就能直接看到運動軌跡；相比無線位移傳感器，它顯然更加形象直觀；相比打點計時器，它沒有紙帶牽阻，而且是二維的，還能加深學(xué)生對傳統(tǒng)打點計時器的理解。如圖4所示，利用光影平面打點計時器幾乎可以完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)打點計時器和頻閃攝影技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于單擺、彈簧振子、牛頓第二運動定律、機械能守恒定律等一維和二維運動的定量實驗研究，極具推廣價值。
（二）有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)
我認(rèn)為做實驗很重要，實驗為什么這樣做更重要。所以我們用大量的時間用于發(fā)現(xiàn)問題和設(shè)計實驗方案。通過曲折的、一步步地深入探究，培養(yǎng)學(xué)生良好思維品質(zhì)和態(tài)度。另外，本實驗綜合應(yīng)用物理、數(shù)學(xué)知識和“單片機、3D打印和激光雕刻”等現(xiàn)代信息技術(shù)，充分體現(xiàn)了STEM和創(chuàng)新教育的理念。
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