5.3 实验：探究平抛运动的特点 教学设计-2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

5.3《实验：探究平抛运动的特点》教学设计 一、基本信息 授课学科：高中物理 教材版本：人教版（2019）必修第二册 授课课时：1课时（45分钟） 授课对象：高一学生 二、教材分析 本节课是人教版高中物理必修第二册第五章第三节的实验探究课，是曲线运动板块的核心实验。学生此前已经学习了曲线运动的基本概念、运动的合成与分解规律，为本节课“化曲为直”的探究方法奠定了理论基础。同时，本节课的实验结论是后续学习平抛运动规律、推导平抛运动公式的实验依据，是连接曲线运动理论与平抛运动规律的关键桥梁，在整个高中物理运动学体系中起到承上启下的重要作用。 教材以“猜想—探究—验证—总结”的科学探究流程展开，重点引导学生通过实验自主探究平抛运动的分运动特点，渗透运动的独立性、等时性核心思想，培养学生的实验操作、数据处理和科学推理能力，契合新课标对物理实验探究的核心素养要求。 三、学情分析 知识层面：高一学生已经掌握匀速直线运动、自由落体运动规律，理解运动的合成与分解的基本方法，具备将复杂曲线运动拆解为简单直线运动的理论基础，但对曲线运动分运动的独立性缺乏直观认知。 能力层面：学生具备基础的物理实验操作、轨迹绘制和数据测量能力，但实验误差分析、通过轨迹数据推导运动规律的逻辑思维较弱，自主设计实验、优化实验方案的能力有待提升。 思维层面：学生习惯于直线运动的单一维度分析，对二维平面曲线运动的分解思维较为陌生，需要通过直观实验现象、具象数据探究突破思维难点。 四、教学目标（核心素养导向） 1. 物理观念 （1）明确平抛运动的定义，知晓平抛运动是匀变速曲线运动； （2）掌握平抛运动的分解规律：水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，理解分运动的独立性与合分运动的等时性。 2. 科学思维 （1）熟练运用“化曲为直”的物理思想，将二维曲线运动拆解为两个一维直线运动分析； （2）能通过实验轨迹、数据对比推理平抛运动的分运动规律，培养基于证据的科学推理思维。 3. 科学探究 （1）掌握平抛运动轨迹描绘实验的原理、器材使用和操作步骤，能独立完成实验并获取清晰轨迹； （2）学会通过轨迹找点、测量计算、对比分析验证分运动规律，能自主分析实验误差并提出优化方案。 4. 科学态度与责任 在实验操作、数据记录与分析的过程中，培养严谨求实、尊重客观数据的科学态度，体会物理实验探究的科学性与严谨性，提升物理实验探究的兴趣。 五、教学重难点 教学重点：1. 平抛运动的实验操作与轨迹绘制；2. 平抛运动水平、竖直分运动的规律探究。 教学难点：1. 理解运动的独立性原理（水平、竖直分运动互不干扰）；2. 通过轨迹数据精准推导分运动规律、分析实验误差。 六、实验器材 平抛运动实验器、小球、白纸、复写纸、刻度尺、铅笔、铁架台、频闪相机（可选）、多媒体课件 七、教学方法 实验探究法、启发式提问法、小组合作法、归纳总结法、误差分析法 八、教学过程（45分钟） （一）情境导入，提出问题（5分钟） 1. 情境展示：播放投篮、水平抛射小球、飞机空投物资的短视频，引导学生观察物体的运动轨迹。 2. 概念提炼：引导学生总结这类运动的共同特征：初速度水平、只受重力、轨迹为曲线，顺势给出平抛运动的定义：将物体以一定的水平初速度抛出，不计空气阻力，物体只在重力作用下的运动叫做平抛运动。 3. 设问激趣：平抛运动是复杂的曲线运动，我们该如何研究它？回顾上节课运动的合成与分解知识，引导学生猜想：平抛运动能否分解为两个简单的直线运动？水平方向和竖直方向分别做什么运动？ 4. 导入课题：本节课我们将通过实验探究，验证猜想、探究平抛运动的运动特点。 （二）猜想假设，明确原理（7分钟） 1. 引导学生结合受力分析进行猜想： （1）水平方向：平抛运动初速度水平，不计空气阻力，水平方向不受力，因此猜想：水平方向做匀速直线运动； （2）竖直方向：竖直方向初速度为0，只受重力，因此猜想：竖直方向做自由落体运动。 2. 实验原理梳理：根据运动的独立性原理，合运动与分运动具有等时性，两个分运动互不干扰。我们可以通过实验记录平抛运动的轨迹，在轨迹上选取等时间间隔的点，通过测量水平、竖直位移，验证两个方向的运动规律。 3. 实验思路：描绘平抛运动完整轨迹→在轨迹上选取计数点→测量位移数据→分析数据验证猜想→总结运动特点。 （三）分组实验，探究验证（20分钟） 1. 实验操作指导（5分钟） 教师演示标准操作，强调核心注意事项： （1）固定实验装置，保证斜槽末端切线水平，确保小球抛出时初速度水平； （2）白纸固定在竖直木板上，木板保持竖直，与小球运动平面平行； （3）小球每次从斜槽同一位置由静止释放，保证每次平抛初速度相同； （4）通过复写纸记录小球经过的位置，多次实验，选取清晰、均匀的落点，舍弃偏差过大的点。 2. 学生分组实验（12分钟） 全班分为若干小组，4人一组，分工合作：1人操作装置、1人释放小球、1人记录落点、1人整理数据。学生自主完成实验，绘制平抛运动轨迹，教师巡视指导，纠正不规范操作，解答学生疑问。 实验完成后，引导学生进行数据处理： （1）在轨迹上选取原点（小球平抛抛出点），均匀选取5-6个计数点； （2）用刻度尺测量各点的水平位移x和竖直位移y； （3）根据匀变速直线运动规律，分析竖直方向连续相等时间内的位移差是否恒定，验证自由落体运动；对比水平位移是否均匀变化，验证匀速直线运动。 3. 拓展验证（3分钟） 教师演示对比实验：同时释放平抛小球和自由下落小球，学生观察发现两球同时落地，直观验证平抛运动竖直分运动与自由落体运动等时、等效。 （四）数据分析，总结规律（8分钟） 1. 小组汇报实验结果 各小组展示轨迹图像和数据，分享实验结论，教师汇总点评。 2. 规律总结 平抛运动的特点： （1）运动性质：平抛运动是匀变速曲线运动（加速度恒为重力加速度g）； （2）水平分运动：不受力，速度恒定，做匀速直线运动； （3）竖直分运动：初速度为0，只受重力，做自由落体运动； （4）核心原理：分运动具有独立性、合分运动具有等时性。 3. 实验误差分析 引导学生自主分析误差来源并提出优化方案： （1）系统误差：斜槽末端不水平、木板不竖直，导致初速度不水平； （2）偶然误差：小球释放位置不统一、落点标记偏差、刻度尺读数误差； （3）优化方法：校准装置、多次实验取平均值、精准标记落点。 （五）课堂小结+当堂巩固（4分钟） 1. 课堂小结 师生共同梳理本节课核心内容：平抛运动定义、实验探究流程、分运动规律、化曲为直的物理思想。 2. 简单习题巩固 1．“探究平抛运动的特点”实验中，下列情况中不会影响实验探究结果的是（　A　） A．斜槽轨道不光滑 B．斜槽末端不水平 C．装置的背板不竖直 D．小球受到空气阻力不能忽略 2．在探究平抛运动规律的实验中，为记录同一组平抛轨迹上各点的空间位置，现将实验装置设计如下：将带有白纸和复写纸的竖直长木板正对着弹簧放置，释放压缩的弹簧使钢球飞出后撞到白纸上留下痕迹A，再将木板依次后退相同的水平距离x，重复实验，钢球撞到木板上留下痕迹B、C，测量A、B、C点到O点的距离分别为y1、y2、y3，其中O点与钢球抛出时球心位置等高，重力加速度为g。关于此实验以下说法正确的是（　D　） A．桌面需要保持绝对光滑与严格水平 B．每次释放小球时，弹簧形变量可以不同 C．近似为 D．由以上数据可以得到钢球被水平抛出时的速度为 3．用频闪照相的方法研究A、B两球的运动，如图所示是它们运动过程的频闪照片。仅从照片上看，相邻竖直线之间的距离相等，相邻水平线之间的距离不相等，据此，可以认为（　A　） A．A小球在水平方向做匀速运动 B．A小球在水平方向做匀加速运动 C．A小球在竖直方向做匀速运动 D．A小球在竖直方向做匀加速运动 4．将两个小钢球a、b置于如图所示装置的同一高度处，用小锤击打弹性金属片，使b球沿水平方向抛出，同时a球被释放而自由下落。则（　C　） A．a球先落地 B．b球先落地 C．a、b两球同时落地 D．质量大的小球先落地 九、板书设计 5.3 实验：探究平抛运动的特点 1. 平抛运动定义：水平初速度、只受重力、曲线运动 2. 探究思想：化曲为直、运动的合成与分解 3. 实验结论 水平方向：不受力 → 匀速直线运动 竖直方向：初速度为0、只受重力 → 自由落体运动 4. 核心规律：分运动独立、合分运动等时 5. 运动性质：匀变速曲线运动（a=g） 十、作业设计 1. 整理实验报告，完善实验步骤、数据记录、误差分析和实验结论； 2. 思考：如果小球抛出时存在空气阻力，平抛运动的分运动规律会发生怎样的变化？ 3. 预习下一节平抛运动的规律公式推导。 十一、教学反思 本节课以探究式教学为主，充分发挥学生的主体作用，通过猜想、实验、验证、总结的完整流程，让学生自主掌握平抛运动的特点，有效落实核心素养目标。课堂中直观实验现象有效突破了“运动独立性”的思维难点，但部分学生实验操作不够规范，轨迹绘制、数据测量误差较大。后续教学中，可提前预习实验操作要点，增加小组互助指导环节，同时利用频闪照片、数字化实验设备优化实验效果，进一步提升学生的实验探究能力。 学科网（北京）股份有限公司 $