視頻簡介：
視頻標簽：物理實驗教學,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說課比賽視頻《平拋運動》創新實驗教學設計-徐忠岳-浙江省舟山
教學設計、課堂實錄及教案：2017年浙江省高中物理實驗教學說課比賽視頻《平拋運動》創新實驗教學設計-徐忠岳浙江省 舟山市東海中學（楊羲紀念中學）高中物理
《平拋運動》創新實驗教學設計
徐忠岳
（舟山市東海中學； 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。
二、實驗器材
自制教具：
（演示實驗）---自制光影平面計時器1套。
（學生分組實驗）---頻閃光源12只，平拋運動軌道（附水準泡）和支架12套。
其它：相機，三腳架，白板筆12支，塑料紙12張等。
三、實驗創新要求/改進要點
突破傳統打點計時器和頻閃攝影技術的紙帶牽阻和操作麻煩等缺點。
自制的光影平面計時器經濟實用，它結合了頻閃攝影、DIS和打點計時器的優點，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，還能加深學生對傳統打點計時器的理解。
四、實驗原理/實驗設計思路
如圖1和2所示，自制頻閃光源可以發出紫光，頻率由單片機控制，可以充電、調焦和調頻。當做平拋運動的光源經過光影畫布時會留下一串反映物體運動規律的點跡，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律。
如圖3所示，通過軌跡坐標分析，得到如下結論：
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、實驗教學目標
物理觀念：掌握平拋運動的規律（軌跡、位移、速度、加速度）。
科學探究：培養發現問題、設計方案、驗證猜想的探究能力。
科學思維：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）和數理結合解決實際問題的思維方法。
科學態度與責任：體驗科學探究的嚴謹、曲折、艱辛和喜悅；培養學生科學探究的興趣和勤于思考的良好品質，以及善于交流、樂于承擔和分享的團隊精神。
六、實驗教學內容
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，分析實驗數據，交流、歸納實驗結果。
七、實驗教學過程
（一）發現問題
通過實驗，學生發現光影畫布的留跡時間比較短（在黑暗的環境中可以保留2-5分鐘，但在比較亮的環境中只能保留幾秒鐘）。
（二）討論實驗方案
學生提出的實驗方案可以歸納為描點法和拍照法兩種。學生通過自主設計和討論，不斷完善各自的方案。比如學生用白板筆在塑料紙上描點，再利用坐標紙來讀取坐標；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合的方案，因為很多軟件都有讀取坐標的功能，比如運動軌跡分析軟件和windows自帶的畫圖軟件。我認為對高中學生來說，讀取坐標只是一種機械性的勞動，應該把時間盡可能地用于創造性的探究。
（三）實驗驗證
現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律。
（四）總結歸納平拋運動規律
（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
光影平面計時器經濟實用，它結合了頻閃攝影、DIS和打點計時器的優點，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，還能加深學生對傳統打點計時器的理解。如圖4所示，利用光影平面打點計時器幾乎可以完全代替傳統打點計時器和頻閃攝影技術，可廣泛應用于單擺、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）有利于培養學生的科學素養
我認為做實驗很重要，實驗為什么這樣做更重要。所以我們用大量的時間用于發現問題和設計實驗方案。通過曲折的、一步步地深入探究，培養學生良好思維品質和態度。另外，本實驗綜合應用物理、數學知識和“單片機、3D打印和激光雕刻”等現代信息技術，充分體現了STEM和創新教育的理念。
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