運(yùn)動(dòng)的合成與分解教學(xué)設(shè)計(jì)

1、“運(yùn)動(dòng)的合成和分解”教學(xué)設(shè)計(jì) 高一物理李俊 任務(wù)分析 （一） 課標(biāo)分析 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該部分的要求為“會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的 方法分析平拋運(yùn)動(dòng)，體會(huì)將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的物理思想” O （二） 教材分析 “運(yùn)動(dòng)的合成和分解”是教科版高中物理必修二第一章“曲線運(yùn)動(dòng)”的 笫二節(jié)內(nèi)容。在這一章中，教材的安排是第一節(jié)先講述曲線運(yùn)動(dòng)的概念及物體做 曲線運(yùn)動(dòng)的條件，本節(jié)講述曲線運(yùn)動(dòng)的合成與分解。運(yùn)動(dòng)的合成與分解是研究較 復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的一種方法，即復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)可以看作是兒個(gè)較簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。這既 是方法介紹又是研究平拋運(yùn)動(dòng)的預(yù)備知識(shí)。 從整個(gè)高中物理教材的編排看，必修一中介紹了力的合成與分解的平行四邊

2、 形定則，這一節(jié)是平行四邊形定則在第二個(gè)矢量運(yùn)算中的應(yīng)用。學(xué)好這一節(jié)能使 學(xué)生真正體會(huì)到平行四邊形定則這一矢量運(yùn)算法則，并且能很容易的推廣到其它 的矢量運(yùn)算。 矢量運(yùn)算始終貫穿在高中物理知識(shí)內(nèi)容的全過(guò)程中，因此無(wú)論從這一章看還 是從整個(gè)教材看這一節(jié)是承上啟下的重要知識(shí)。學(xué)好這節(jié)內(nèi)容，一方面可以深化 前面所學(xué)的知識(shí)，另一方面乂為后續(xù)學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)。 （三） 學(xué)情分析 學(xué)生通過(guò)對(duì)高中物理必修一的學(xué)習(xí)，知道用位移、速度、加速度來(lái)描述運(yùn)動(dòng), 掌握了力合成與分解的平行四邊形定則。 山于是公開(kāi)課，學(xué)生還未學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)的概念和條件，為了搭建必要的知識(shí) 基礎(chǔ)，課前設(shè)置“模擬投籃”的活動(dòng)，讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)曲線

3、運(yùn)動(dòng)。 高一階段的學(xué)生具有一定的抽象思維能力和邏輯思維能力，但思維還常常與 感性經(jīng)驗(yàn)直接相聯(lián)系，因此，需要提供豐富的物理情景，并引導(dǎo)其進(jìn)行邏輯分析。 （四） 目標(biāo)分析 結(jié)合課標(biāo)要求和教學(xué)實(shí)際，本節(jié)內(nèi)容安排為兩個(gè)課時(shí)。本課主要采用探究式、 講授式相結(jié)合的教學(xué)方法，以情景分析、問(wèn)題教學(xué)、小組合作、交流討論等措施 突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。 依據(jù)內(nèi)容分析和學(xué)情分析， 可將本課的終點(diǎn)U標(biāo)確定為會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分 解的方法分析拋體運(yùn)動(dòng)” O按照加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類理論，“會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分 解的方法分析拋體運(yùn)動(dòng)”的學(xué)習(xí)結(jié)果類型為智慧技能中的規(guī)則學(xué)習(xí)。結(jié)合“任務(wù) 分析”理論和物理學(xué)科特點(diǎn)，該課題的使能LI標(biāo)分析如下圖

4、： 1. 知識(shí)與技能 （1） 明確合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的概念以及它們之間的關(guān)系； （2） 知道運(yùn)動(dòng)的合成與分解，會(huì)用平行四邊形定則進(jìn)行合成與分解； （3） 學(xué)會(huì)利用“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”研究曲線運(yùn)動(dòng)。 2. 過(guò)程與方法： （1） 讓學(xué)生在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中構(gòu)建運(yùn)動(dòng)合成與分解的物理情景； （2） 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力； （3） 通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的分析，體會(huì)運(yùn)動(dòng)合成與分解的基本思路。 3. 情感態(tài)度價(jià)值觀： （1） 在探究活動(dòng)中培養(yǎng)合作精神； （2） 通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的處理，體會(huì)化曲為直、化繁為簡(jiǎn)的物理思想； （2）通過(guò)設(shè)問(wèn)、反問(wèn)、反饋等教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情，體會(huì)研究的樂(lè)趣。 重點(diǎn)：利用“

5、運(yùn)動(dòng)的合成與分解”解決小船渡河、拋體運(yùn)動(dòng)兩類實(shí)際問(wèn)題 難點(diǎn)：探究合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系終點(diǎn)目標(biāo) 使能目標(biāo)1 個(gè) 4 起點(diǎn)能力 會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析曲線運(yùn)動(dòng) 小船渡河（合成） 拋體運(yùn)動(dòng)（分解） 使能目標(biāo)2 教學(xué)設(shè)計(jì) 模塊1情景導(dǎo)入：怎樣研究曲線運(yùn)動(dòng)？ 告知目標(biāo)：尋找一種方法，解決一個(gè)問(wèn)題 首先，我們明確要解決什么問(wèn)題。 模擬投籃：認(rèn)識(shí)曲線運(yùn)動(dòng)，引出研究課題 請(qǐng)大家觀察這兩種情況下，籃球的運(yùn)動(dòng)情況：向下拍球和水平投球 容易明確：向下拍球，球豎直向下做直線運(yùn)動(dòng)；水平投球，籃球做曲線運(yùn)動(dòng)。 （展示圖片，分析兩種運(yùn)動(dòng)） 向下拍球，球具有一個(gè)向下的初速度，假設(shè)籃球只受重力作用，籃球具有向下的 重力加

6、速度，即籃球豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此，我們可以研究任意時(shí)刻 籃球的速度和任意一段時(shí)間內(nèi)籃球的位移。 水平投球，球具有水平初速度和豎直向下的重力加速度，速度和加速度不共線， 我們能夠直接求出某個(gè)時(shí)刻籃球的速度嗎？顯然這是有困難的。 怎樣研究曲線運(yùn)動(dòng)？就是我們本節(jié)課要解決的問(wèn)題。用什么方法可以解決這個(gè)問(wèn) 題，這就是本節(jié)我們要學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)的合成與分解。 模塊2.建構(gòu)概念：什么是運(yùn)動(dòng)的合成與分解？ 那么，什么是運(yùn)動(dòng)的合成與分解呢？為了明確運(yùn)動(dòng)的合成與分解，我們先來(lái)思考 這樣一個(gè)問(wèn)題。 問(wèn)題1 垂直河岸的小船，能夠駛向正對(duì)岸嗎？（展示圖片） 不能，小船一方面在自身動(dòng)力的作用下垂直河岸運(yùn)動(dòng)，另一方面會(huì)

7、順流而下，小 船參與了這兩方面的運(yùn)動(dòng)。小船實(shí)際上會(huì)駛向?qū)Π断掠巍?在物理學(xué)中，我們就將小船實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)稱作合運(yùn)動(dòng)，小船參與的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)效 果稱作分運(yùn)動(dòng)。 板書(shū)： 一、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng) 1.概念：合運(yùn)動(dòng) f 實(shí)際運(yùn)動(dòng)；分運(yùn)動(dòng) f 參與運(yùn)動(dòng) 問(wèn)題2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系呢？ 模擬渡河，呈現(xiàn)活動(dòng)方案，布置活動(dòng)任務(wù)，學(xué)生分組完成，并進(jìn)行交流展示 活動(dòng)方案：該活動(dòng)需要相鄰的四位同學(xué)來(lái)共同完成。請(qǐng)同學(xué)翻到學(xué)案第4頁(yè)，我 們給大家畫(huà)了一條河流。甲同學(xué)將書(shū)沿河岸放置，代表河岸；乙同學(xué)將另一本書(shū) 緊靠屮書(shū)，用以確定小船航向，若乙同學(xué)沿河岸推動(dòng)書(shū)代表水流；丙同學(xué)將筆頭 沿乙書(shū)移動(dòng)，代表小船的運(yùn)動(dòng)；丁同學(xué)負(fù)責(zé)觀察

8、以及交流。合成 活動(dòng)任務(wù)：完成三個(gè)活動(dòng)，并思考三條軌跡分別代表的物理意義。 活動(dòng)1 乙同學(xué)不動(dòng)，丙同學(xué)將筆頭沿乙書(shū)移動(dòng) 活動(dòng)2丙同學(xué)不動(dòng)，乙同學(xué)推動(dòng)書(shū) 活動(dòng)3乙、丙同學(xué)同時(shí)移動(dòng)展示交流 學(xué)生分組完成：巡視指導(dǎo)，并發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀作品。 學(xué)生交流展示：若有不清楚的地方，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行完善。 評(píng)價(jià)：該同學(xué)為我們完美地呈現(xiàn)了小船在河流中的運(yùn)動(dòng)情況，請(qǐng)讓我們以熱烈的 掌聲對(duì)此表示感謝！ 總結(jié)： 由剛才的活動(dòng)，我們?nèi)菀酌鞔_ 1 獨(dú)立性：分運(yùn)動(dòng)之間互不干擾，各自按照各自的規(guī)律運(yùn)動(dòng) 分析：若沒(méi)有水流速度，小船會(huì)垂直河岸運(yùn)動(dòng)，若有水流速度，小船仍具有垂直 河岸方向的運(yùn)動(dòng)效果，足以見(jiàn)得水流對(duì)垂直河岸方向的運(yùn)動(dòng)效果沒(méi)有影響

9、；同理, 若沒(méi)有小船速度，小船會(huì)沿河岸運(yùn)動(dòng)，若有小船速度，小船仍有沿河岸方向的運(yùn) 動(dòng)效果，足以見(jiàn)得船速對(duì)沿河岸方向的運(yùn)動(dòng)效果沒(méi)有影響。 小船垂直河岸方向和沿河岸方向的運(yùn)動(dòng)是互不相干的，即各個(gè)分運(yùn)動(dòng)均按各自規(guī) 律運(yùn)動(dòng)，彼此互不影響；在研究某一分運(yùn)動(dòng)時(shí)就可以不考慮其他分運(yùn)動(dòng)。 2等效性：合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果與分運(yùn)動(dòng)共同作用產(chǎn)生的效果相同 分析：小船從A運(yùn)動(dòng)到B,相當(dāng)于小船垂直河岸方向從A運(yùn)動(dòng)到C,且小船沿 河岸方向從A運(yùn)動(dòng)到D；合運(yùn)動(dòng)可以用兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)來(lái)代替，即合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效 果與分運(yùn)動(dòng)共同作用產(chǎn)生的效果相同；分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)決定了合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與軌 跡。 3同時(shí)性：合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)結(jié)束 分析：

10、小船從A運(yùn)動(dòng)到B的同時(shí)，小船垂直河岸方向從A運(yùn)動(dòng)到C,小船沿河 岸方向從A運(yùn)動(dòng)到D；合運(yùn)動(dòng)發(fā)生的同時(shí)，伴隨產(chǎn)生了分運(yùn)動(dòng)的效果，即合運(yùn) 動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)結(jié)束：已知了某一分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，就知道了其他分 運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 板書(shū)： 2.關(guān)系：獨(dú)立性、等效性、同時(shí)性 問(wèn)題3什么是運(yùn)動(dòng)的合成，什么是運(yùn)動(dòng)的分解？ 如果我們已知了小船從A到B的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，就可以求出沿河岸和垂直河岸的兩 個(gè)分運(yùn)動(dòng)，我們把已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的分解； 如果我們已知了小船從A到C和從A到D的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)效果， 就可以求出小船 在河流中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，我們把已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的合成。 板書(shū)： 二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解

11、模塊3方法探究：怎么進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與分解？ 我們知道了什么是運(yùn)動(dòng)的合成與分解，那么，怎樣進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與分解呢？ 1 山運(yùn)動(dòng)的描述可知，我們可以用位移、速度、加速度來(lái)描述運(yùn)動(dòng)，所謂運(yùn)動(dòng)的 合成與分解實(shí)質(zhì)上就是運(yùn)動(dòng)物理量的合成與分解； 2而這些物理量都是矢量，矢量的合成與分解遵循平行四邊形定則，與力的合成 與分解類似（類比） 板書(shū)： 2實(shí)質(zhì)：運(yùn)動(dòng)物理量（位移、速度、加速度）的合成與分解 3方法：遵循平行四邊形定則 接下來(lái)，我們利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題 模塊4.實(shí)例分析：怎樣利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解研究曲線運(yùn)動(dòng)？ 實(shí)例1.小船渡河 問(wèn)題1 如果河水以心二3m/s的速度勻速流動(dòng)， 河寬二4

12、00m,小船在靜水中的速 度心二4m/s,若小船船頭垂直河岸，求小船渡河的時(shí)間以及行駛的位移？ 引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型、分析物理惜境：通過(guò)前面的探討我們清楚，小船在河流 中參與了沿河岸和垂直于河岸兩個(gè)方面的運(yùn)動(dòng)，沿河岸速度等于水流速度，即勻 速運(yùn)動(dòng)；垂直河岸的速度等于船在靜水中的速度，也是勻速運(yùn)動(dòng)。通過(guò)平行四邊 形定則，我們可以求出船的合速度，且合速度保持不變，即合運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn) 動(dòng)。 學(xué)生自主完成，并提醒學(xué)生完成后舉手示意，巡視指導(dǎo)學(xué)生。 學(xué)生展示并分析計(jì)算過(guò)程。 結(jié)合學(xué)生交流情況，進(jìn)行恰當(dāng)評(píng)價(jià)和拓展引導(dǎo)。 （該問(wèn)題可以從分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行處理） 上述問(wèn)題的成功解決，充分運(yùn)用了運(yùn)動(dòng)

13、合成與分解的方法。同時(shí)，我們要思考另 外一個(gè)問(wèn)題，兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)可以合成曲線運(yùn)動(dòng)嗎？ 問(wèn)題2兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)可以合成曲線運(yùn)動(dòng)嗎？ 動(dòng)畫(huà)展示：設(shè)置參數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生觀察運(yùn)動(dòng)軌跡，并分析形成原因（山于學(xué)生還未 學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)的條件，不能形成規(guī)律） 沿河岸方向的水流具有一個(gè)加速度，且這個(gè)加速度與合速度不共線，相當(dāng)于有一 個(gè)力要將小球往軌跡內(nèi)側(cè)，進(jìn)而，使得小船的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變。 既然兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)可以合成曲線運(yùn)動(dòng)，那么，一個(gè)曲線運(yùn)動(dòng)可以分解成兩個(gè)直線 運(yùn)動(dòng)嗎？ 接下來(lái)，我們就按照這個(gè)思路來(lái)研究課前水平拋岀籃球的運(yùn)動(dòng)情況。1 概念: 分解 合運(yùn)動(dòng) 分運(yùn)動(dòng) 實(shí)例2拋體問(wèn)題 水平拋出的籃球具有i，o=lm/s的初速度

14、，假設(shè)籃球只受重力作用，即加速度為重 力力口速度=10m/s2o其軌跡是拋物線的一部分，故稱作拋體運(yùn)動(dòng)。求/=O.ls時(shí)， 籃球的速度。 怎樣才可以將拋體運(yùn)動(dòng)分解成兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)呢？ 籃球具有水平方向的初速度，山于慣性，籃球沿水平方向?qū)⒂幸粋€(gè)運(yùn)動(dòng)效果；同 時(shí)，山于籃球具有豎直向下的重力作用，產(chǎn)生重力加速度，使得籃球在豎直方向 上有一個(gè)運(yùn)動(dòng)效果。為此，我們可以將籃球的拋體運(yùn)動(dòng)分解為水平和豎直兩個(gè)方 向的分運(yùn)動(dòng)。 接下來(lái)，同學(xué)們可以按照這個(gè)思路研究這個(gè)題訂。 學(xué)生自主完成 哪位同學(xué)愿意給大家分享下你的思考呢？ （若學(xué)生分析得對(duì)）這位同學(xué)的分享，大家認(rèn)同嗎？請(qǐng)大家用掌聲告訴他你們的 答案。 （若學(xué)生分析得不全面）可做如下引導(dǎo) 容易明確，山于籃球的加速度是重力加速度，加速度豎直向下只改變豎直方向上 的運(yùn)動(dòng)，且加速度恒定，即豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；而水平方向的運(yùn)動(dòng)應(yīng) 保持不變，即水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 事實(shí)上，通過(guò)運(yùn)動(dòng)的分解，我們不僅可以求出在某個(gè)時(shí)刻籃球的速度，還可以求 出任意一段時(shí)間內(nèi)，籃球的位移。即我們可以利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解來(lái)研究曲線 運(yùn)動(dòng)。 因此，通過(guò)運(yùn)動(dòng)的合成與分解，我們可以將復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的直線 運(yùn)動(dòng)。這種化繁為簡(jiǎn)、化曲為直是物理學(xué)上重要的思維方法。 最后，