基于STEAM教育与HPS理念的高中物理教学设计——以斜抛运动教学为例

在以往的物理教学研究中,科学、技术、工程、艺术和数学教育(STEAM),及科学史、科学哲学和科学社会学教育(HPS)被视为两个相对独立的领域。教师将这两种教育理念结合起来,发挥STEAM的实践性、创造性,HPS的思辨性、批判性,通过实验探索与理论教学加深学生对知识的理解,并引入历史与哲学元素培养学生的高阶思维能力。在这一过程中,教师基于STEAM与HPS的理念,从跨学科以及物理学史背景的角度教学,让学生感受物理学的人文之美,增强跨学科实践能力。以斜抛运动教学为例,笔者自制教具(气弓箭箭矢),让学生经历实验探究、软件模拟、公式推导、物理学史引入等过程,深入探究斜抛运动规律。

Mathematica在有空气阻力的斜抛运动中的应用

在考虑空气浮力和空气阻力的情况下建立斜抛运动理论模型,利用Mathematica进行数值模拟,对比有无空气阻力时斜抛运动的轨迹差异,探究抛出角度、抛出速度、质量、阻力系数对斜抛运动水平距离和竖直高度的影响。在此基础上,将构建的模型应用于投篮,得出投中三分空心球的出手角度和出手速度范围,对投篮给出相关建议。

基于实际效果分解法分析斜抛运动问题

在分析斜抛运动问题时,可依据按实际效果分解的方法沿着初速度方向和竖直方向将斜抛运动分解为两个方向的直线运动,并结合几何关系予以定量解析.从斜面斜抛运动出发,通过对问题实例的分析,凸显按实际效果分解斜抛运动的巧妙运用,以期对解决斜抛运动的相关问题提供一定的参考.

高中物理教学中斜抛运动及其应用探析

斜抛运动在生活中随处可见,比如扔铅球、扔石头以及导弹的发射等.文章利用水平和竖直方向的分解以及斜交方向的分解对斜抛运动进行研究,然后结合例题给出斜抛运动的应用探析.

探究空气阻力对球体斜抛运动的影响

众所周知,物体在运动中会有阻力的存在,空气阻力也是所受阻力的其中一部分。物体运动时空气阻力,即物体运动速度越大,空气阻力就会越大。文章通过同一角度、不同质量,同一小球、同一发射高度,同一小球、同一角度、不同初速度三个方面展开对小球运动时空气阻力的研究。在本实验中主要着手于研究小球斜抛时空气阻力对水平距离的影响。

斜抛运动仿真实验设计

虚拟仿真实验是虚拟技术和计算机技术的有机结合,是一种创新的教学方式。文章以Qt和OpenGL为框架设计了一种用于斜抛运动实验教学的虚拟仿真模块。该方法通过设计摄像机类实现了从不同角度对实验进行观察,并结合Qt中的QChartView类对运动轨迹进行实时生成。实验中通过交互调节高度、速度、夹角、阻力系数等参数模拟了不同状态下的运动情况,以此来加深学生对实验的理解,提高教学质量。此模块具有物体运动真实感强、开发周期短等特点。

转载溜槽内颗粒流斜抛运动过程颗粒扩散的数值模拟

工业生产过程中颗粒物输送系统输运过程存在大量粉尘逸散的问题,其中溜槽是关键部件之一,成为了工作场所大气污染的源头。为了解溜槽内颗粒物的运动及流场情况,首先通过试验数据验证了Discrete Phase Model的适用性,之后利用Fluent软件对溜槽内粒径为300～500μm、密度为700～2 800 kg/m^3的颗粒及斜抛初速度为2～6 m/s的不同工况进行了数值计算。结果表明,斜抛初速度对卷吸空气流场影响不大;初速度越大料流核心区颗粒物质量浓度衰减越慢,密度越小质量浓度衰减越快;整个斜抛过程中,颗粒速度先急剧减小,再急剧增大,最后保持稳定。溜槽下皮带落料点两侧形成正压区容易造成粉尘逸散,通过研究溜槽内颗粒物的运动规律及流场特性,为控制溜槽内粉尘逸散的工艺通风优化设计提供了理论依据。

斜抛运动方程的分析

研究斜抛运动,得到忽略空气摩擦和考虑空气摩擦两种情况的运动方程,从形式上看,考虑空气摩擦(f=-kv)的运动方程,当k=0时,与忽略空气摩擦的运动方程不一致.从其参数方程极限的角度考虑,从射程角度考虑,忽略空气摩擦和考虑空气摩擦两种情况并不矛盾,当k→0时,考虑空气摩擦的运动方程趋向于忽略空气摩擦的运动方程.

游戏在中学物理探究式教学中的应用——以“斜抛运动”为例

斜抛运动是高中物理教学的难点,按照常规讲授式教学,难以产生对这一运动规律的深度理解。为解决这一教学问题,基于"愤怒的小鸟"这一游戏,设计问题情景,通过学生自主探究,自主发现斜抛运动的规律。实验选取北京市门头沟区某高中的两个班共计74名学生开展了同课异构的对比教学活动,结果显示:(1)学生在基本知识、基本技能的掌握上没有差别;(2)在斜抛运动的深入理解上,两个班级的学生得分具有统计学上的显著差异性,且实验班的学生平均得分要高于控制班的学生平均得分。与常规讲授式教学相比,使用游戏进行探究式教学,学生不但可以掌握关于斜抛运动的基本知识与技能,还可以获得对这一运动规律的深度理解。

基于斜抛运动学方程的运动技术分析

通过对“固定初始高度和远度的初始速度角度问题”和“固定初始高度和速度的远度角度问题”的斜抛运动过程进行分析,以篮球的定点投篮和跳远的起跳技术为例,得到了“选择一个最合理的出手速度,在相当大的出手角度范围内命中入篮得分”和“追求更大起跳角度才是训练的重点”等结论,为教学和训练提供了基于理论分析的训练方针。

斜抛运动中射程问题的一般性讨论与数值计算

解析推导了初射点与落地点有一定高度差的斜抛运动的射程表达式，研究了射程与初速度、出射角、高度差之间的关系．最后，给出了几种特殊情况下的最大射程与相应出射角的数值解．

考虑空气阻力与速度平方成正比的斜抛运动

物体在空气中运动,不可避免地受到空气阻力,有时空气阻力的作用必须加以考虑,例如炮弹射击.物体速度较大,阻力f∝v^2.考虑阻力f=-kv^2,建立运动模型,运用MATLAB软件数值求解,研究物体的运动性质、轨迹、射程和射高,并与无空气阻力的斜抛运动对比.

阻力系数和物体质量对斜抛运动影响的数值分析

用Matlab从阻力系数和物体质量对斜抛运动的轨迹和最大射程抛射角影响方面进行数值研究和分析.

阻尼斜抛运动的物理规律分析

1引言 斜抛运动是一种常见的运动形式,在通常的教学和学习中为了避免较多的数学,故采用理想化模型,即忽视运动中所受的空气阻力.实际上当阻力存在且以不同形式存在时,各种物理量如速度、射高、射程、落地速度、轨迹方程等都有很大的差别,空气阻力对抛体运动的影响是十分显著的,而且阻力的大小随抛体的速率的变化而变化.本文拟以阻力与速度成正比情形为例进行讨论.

关于自由落体、平抛、斜抛运动频闪照片的分析与研究

频闪照相就是在同一张底片上重复曝光的方法.用这一方法研究自由落体运动、平抛运动以及斜抛运动是行之有效的好方法.特别是对于高中开展研究性学习也是个很好的素材.将拍摄下来的频闪照片进行放大处理后让学生进行测量分析,对于增强学生的感性认识,提高实验结果的分析与处理能力都是很有帮助的.如果有条件能让学生自己亲自拍摄那就更有意义了.

有效运用认知结构理论,提升物理学科核心素养——《斜抛运动》课堂教学实践研究

认知结构是指个人在感知理解客观现实的基础上,在头脑里形成的一种心理结构,是个人的全部知识的内容和组织.物理学习的过程就是一个通过学习的各个阶段,把握新旧知识的内在联系,把内在联系的材料和学生原有的认知结构联结起来,形成新的认知结构的过程.高中物理学习的基础是核心素养,本文拟从认知结构理论的视角,通过教学实例,探讨如何更好地提升高中学生物理学科核心素养.

斜抛运动与三角函数极值

如图1所示,将一物体以初速υ0沿与水平方向成θ角(通常称为抛射角)的方向斜向上抛出,物体在空中只受重力的这种运动被称为斜抛运动,以抛点为原点,建立如图1所示的直角坐标系,x轴正向水平向右,y辆正向竖直向上,将υ0正交分解为υx、υy,则有:υx=υ0COSθ,υy=υsinθ.

一道经典斜抛运动问题的3种解法

题目 掷铅球时，铅球出手时距地面的高度为h，若出手时的速度为v0，问以何角度掷铅球时，水平距离最远？最远距离为多少？

基于Matlab的斜抛运动研究

实际的生活中，会经常看到斜抛运动现象，但是轨迹描述比较困难，虽然用平抛斜抛运动轨迹描绘仪，喷墨孔喷出的墨水在坐标屏上真实的描绘出物体运动的轨迹，但需要一定的仪器资金．若用程序编出代码，不但可以显示出运行轨迹，而且可以方便教学．

斜抛运动的分解

斜抛运动是轨迹为抛物线的一种特殊曲线运动.依据运动的独立性及叠加原理,可化曲为直、化繁为简,将比较复杂的斜抛运动等效分解为竖直平面内的两个比较简单的直线运动来处理.