圓周運動”畫圓體驗式教學(xué)案例

1、“圓周運動”畫圓體驗式教學(xué)案例一、“圓周運動”教學(xué)的困惑圓周運動課是選自高中物理必修2第五章第五節(jié)內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容作為該部分的起始章節(jié)，而且作為曲線運動的一個特殊運動模型而安排的，它是典型性強，且可向多方面拓展，是電學(xué)學(xué)習的基礎(chǔ)，因此本節(jié)內(nèi)容有承前啟后的作用。本節(jié)內(nèi)容概念多，需要說明的問題也比較多。教材首先定義什么是圓周運動，接著列舉日常生活中的圓周運動，讓學(xué)生去體會和感悟圓周運動；通過觀察自行車大齒輪、小齒輪、后輪的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)動，提出了描述圓周運動快慢的問題，讓學(xué)生討論與交流給出線速度、角速度以及周期、轉(zhuǎn)速等概念，對于勻速圓周運動的定義，教科書是在講述線速度概念后給出的，這樣安排會顯的比較嚴謹；最

2、后推導(dǎo)出線速度、角速度、周期間的關(guān)系。各個知識點的形成過程有機地聯(lián)系在一起，因此，這節(jié)課編排的目的是：讓學(xué)生通過生活實例和課堂演示實驗，增加感性認識，改變想當然的錯誤觀念，這要求在課堂教學(xué)中必須精心設(shè)計實驗，用事實戰(zhàn)勝假象，幫助學(xué)生建立正確的物理概念和模型。但是，高一的學(xué)生學(xué)習了直線運動，是用速度來描述運動快慢，而圓周運動是由線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期來描述運動的快慢，如何糾正學(xué)生原有的錯誤認識和片面理解，讓學(xué)生在認識事物時，要用辯證的全面的觀點，從多角度去認識，存在一定的困難，嚴重影響高二物理的學(xué)習。物理被稱為高中最難學(xué)的科目，怎樣降低難度一直是高中物理教學(xué)的一重要的課題?？赡苁钦沁@個緣故

3、，各種新教材都把難度稍低的平拋運動放在圓周運動的前面，這樣處理有利于學(xué)生逐步適應(yīng)高中物理學(xué)習，但這并沒有降低學(xué)生學(xué)習圓周運動的難度，因為平拋運動處理方法還是把它分解為直線運動，而圓周運動是從直線運動到曲線運動跨度還很大，難度并沒有降低，學(xué)生學(xué)到這部分內(nèi)容時依然感到困難。在教學(xué)的過程中，最后老師只好“諄諄善誘”地提醒，引導(dǎo)學(xué)生得出線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期的概念。因此，要圓滿完成任務(wù)，如何降低難度，讓學(xué)生親身體驗就成了關(guān)鍵。二、我的處理方案讓學(xué)生（教師自制的圓規(guī)）畫圓比一比，體驗和觀察筆尖圓周運動，再通過學(xué)生舉生活中的實例，讓學(xué)生去體會和感悟圓周運動；2 / 10通過一段月球和地球的情景對話，讓

4、學(xué)生切實感受到做圓周運動的物體有運動慢快與轉(zhuǎn)動快慢及周期之別，有必要引入相關(guān)的物理量加以描述。學(xué)習線速度的概念，讓學(xué)生在相同時間內(nèi)，畫一段圓弧比快慢，引導(dǎo)學(xué)生認識弧長與時間比值來描述圓周運動的快慢，進而引出線速度的大小與方向。同時應(yīng)向?qū)W生指出，在時間是夠小的情景下（極限法），理解線速度就是物體圓周運動的瞬時速度。學(xué)習角速度的概念時，讓同桌兩位同學(xué)，在不同半徑合作畫一段圓弧比快慢，讓學(xué)生體會到除線速度來描述圓周運動快慢，還可以比較轉(zhuǎn)過一定圓心角來比圓周運動的快慢，由此引入角速度的概念。再讓學(xué)生在一定時間內(nèi)畫圓的個數(shù)，來體驗圓周運動的快慢，從而引出轉(zhuǎn)速和周期的概念。在講述概念的同時，要讓學(xué)生自己體

5、會勻速圓周運動的特點：線速度大小、角速度、周期和轉(zhuǎn)速保持不變。1畫圓體驗引入一一位同學(xué)用自制圓規(guī)畫一個圓，另一位同學(xué)仔細觀察筆尖運動軌跡。討論與交流同學(xué)們還見過或經(jīng)歷過哪些圓周運動？你對圓周運動有什么認識？這些物體的運動有哪些特征？（生：鐘表指針的運動，轉(zhuǎn)動的電風扇上各點的運動和車輪的運動，游樂場里的摩天輪，月球繞地球的運動，地球繞太陽的運動等。運動軌跡是一個圓，（補充說明：火車轉(zhuǎn)彎）也可以是一段圓?。?。過渡 那么要了解它，就要了解怎樣去描述它及它為什么做圓周運動，這節(jié)課，我們先來學(xué)習如何描述圓周運動的快慢呢？月一地“對話”月球繞地球運動，地球繞太陽運動，這兩個運動都可看作是圓周運動，請看下面

6、地球和月球的“對話”，地球說：你怎么走得這么慢？我繞太陽1s要走29.79km，你運動1s才走1.02km，但月亮說：不能這樣說吧？你一年才繞一圈，我27.3天繞一圈，到底誰轉(zhuǎn)得慢呢？提出問題地球是從什么角度說它比月亮快？月亮是從什么角度說它比地球快？它們的說法是“錯了”還是“不完整”？觀察與思考請同學(xué)們仔細觀察（自制圓周運動演示儀）輕桿轉(zhuǎn)動時紅色小球的運動，并思考下列問題：（1）該小球在經(jīng)過一段時間后，它在圓周軌道上的位置如何確定？（2）如何判斷該小球在圓周軌道上的運動快慢？（3）根據(jù)你的觀察，能不能找出圓周運動區(qū)別于直線運動的最顯著的運動特征？學(xué)生猜想后回答：（1）時間t內(nèi)通過的路程、位移

7、、半徑轉(zhuǎn)過的角度。（2）比較單位時間內(nèi)，通過的圓弧長度；單位時間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的角度；單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；轉(zhuǎn)過一周所用的時間等。（3）重復(fù)性和周期性。2畫圓體驗二前后桌四個同學(xué)為一組，兩人畫圓，一個裁判，一個臨督。在相同時間畫弧比快慢。討論與交流請裁判判決誰畫的快？你判斷的依據(jù)是什么？在直線運動中我們是如何來比較物體運動的快慢？（生：相同的時間，比弧長長短。用來比較物理運動的快慢）師生歸納、總結(jié)類比于直線運動，圓周運動的快慢可以用單位時間內(nèi)通過的圓弧長度來描述。 板書 一、線速度：質(zhì)點經(jīng)過的圓弧長度與所用時間的比值，叫做圓周運動的線速度（簡稱速度），公式為。3畫圓體驗三在自己所畫圓弧取幾點，如圖

8、所示，分別畫出弦長和弧長。引導(dǎo)分析在時間足夠小的情況下（極限法），線速度就是圓周運動的瞬時速度，線速度的方向為沿圓弧的切線方向，分別畫出各點速度的方向。歸納總結(jié)線速度方向：沿圓弧的切線方向。線速度表示圓周運動的瞬時速度，它是矢量即圓周運動的線速度方向是不斷改變的。反思提問地球為什么說它是繞太陽運動比月亮繞地球快呢？（生：地球的線速度比月亮大）板書線速度是描述圓周運動的運動快慢的物理量。提出問題地球繞太陽運動在相等時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長有什么特點？（生：相等）月亮繞地球運動呢？（生：相等）生活中還有哪些物體的圓周運動與它們具有相同的特點？（生：勻速行駛的車輪的邊緣的各點風扇的轉(zhuǎn)動等）板書質(zhì)點在任何相等

9、時間內(nèi)，所通過的弧長都相等的圓周運動叫勻速圓周運動。提出問題勻速圓周運動中的“勻速”是指速度不變嗎？（生：線速度方向）板書勻速圓周運動是線速度的大小不變，但方向時刻改變。4畫圓體驗四同桌兩位在不同半徑，同心協(xié)力畫一段圓弧比快慢。思考與討論誰畫的快？（生：半徑大的畫的快）如何體現(xiàn)你們同心協(xié)力？（生：在相同的時間內(nèi)，轉(zhuǎn)過的圓心角相同） 教師明示同一根輻條上不同的點，其線速度大小不一樣，但它們在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的角度卻相同，就此認為半徑大快是不完整的，這就需要我們?nèi)ニ伎迹好枋鰣A周運動的快慢，除了用線速度外還有其他的方法。板書二、圓周運動物體轉(zhuǎn)動快慢的描述1角速度（）：質(zhì)點所在半徑轉(zhuǎn)過的角度與所用時間的

10、比值，叫做圓周運動的角速度，公式，單位（弧度/秒）。5畫圓體驗五給學(xué)生10秒鐘，一個同學(xué)畫圓，一個同學(xué)數(shù)圓的個數(shù)比快慢。板書：2轉(zhuǎn)速：單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，單位，。畫圓引伸體驗畫一個圓需要多少時間？板書3周期（T）：物體運動一周所用的時間叫周期，單位S。提出問題用弧度來表示圓心角，圓心角及對應(yīng)的圓弧，圓的半徑的有何關(guān)系？（生：）由線速度、角速度的公式如何推導(dǎo)線速度、角速度的關(guān)系？板書三、線速度與角速度的關(guān)系，由，可得即。6畫圓引伸體驗我們在同心協(xié)力畫圓的體驗中，你能說出其中的道理嗎？（生：角速度一定時，半徑越大的點的線速度越大）演示提出問題（演示自制轉(zhuǎn)動裝置）同學(xué)們注意觀察大輪和小輪的轉(zhuǎn)動，觀

11、察大輪繞過的皮帶與小輪繞過的皮帶長度的關(guān)系。能說明什么問題？（生：長度相同、線速度相同）討論與交流（1）觀察自行車的大齒輪、小齒輪、后輪三個相互關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)動部分的結(jié)構(gòu)特點？（生：小齒輪與大齒輪用鏈條相當于皮帶裝置，后輪與小齒輪是同軸轉(zhuǎn)動的物體）（2）如果以自行車架為參考系，行駛時，這三個輪子上各點做勻速圓周運動。哪些點運動得更快些？也許它們運動得一樣快？（生：后輪輪緣運動得最快，小齒輪與后輪轉(zhuǎn)動得一樣快，都比大齒輪轉(zhuǎn)動得快）板書四、傳動裝置中的點線速度與角速度關(guān)系。（1）與不打滑的皮帶裝置相連的物體線速度相同。（2）固定在一起繞同一軸轉(zhuǎn)動的物體角速度相同，線速度與半徑成正比。課堂小結(jié)這節(jié)課，我們

12、了解了描述圓周運動快慢的四個物理量：線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速。 認識了一種最簡單的圓周運動-勻速圓周運動，我們重新去認識一下：勻速圓周運動的這四個物理量還有什么特點和聯(lián)系？思考與練習：（1） 勻速圓周運動的角速度、周期、轉(zhuǎn)速有什么特點？（2） 勻速圓周運動的線速度、角速度、周期有什么關(guān)系？（3）勻速圓周運動的角速度大，周期一定小嗎？線速度 V大，W一定大大嗎？ 課后探究：自行車的大齒輪、小齒輪、 輪上各類的角速度，線連交關(guān)系，并想想如何測量自行車前進速度；了解三輪的大小設(shè)計的原理；探究變速自行車變速的原理。三、該方案的優(yōu)點（1）本節(jié)內(nèi)容概念多，需要說明的問題也比較多。因此本節(jié)課教學(xué)以畫圓體驗

13、為主線，滲透科學(xué)探究的方法，營造了一個師生互動的和諧氛圍，突出了學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習主動性和積極性，把蘊藏于學(xué)生中的巨大學(xué)習潛能開放出來，提高物理課堂教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。（2）使課堂教學(xué)井然有序，教學(xué)設(shè)計具有可操作性。畫圓體驗與引出體現(xiàn)層次性、循序漸進的原則，充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗和數(shù)學(xué)知識。教學(xué)中注重了學(xué)生體驗圓周運動的特點及描述運動的快慢，這種獨創(chuàng)性思維為學(xué)生的自主學(xué)習提供動力。（3）教學(xué)中緊扣“畫圓體驗”這中心，為學(xué)生提供了各種各樣的“新任務(wù)”，在不同的情境中呈現(xiàn)“變式”。通過畫圓體驗的廣泛應(yīng)用糾正學(xué)生原有的錯誤認識和片面理解，讓學(xué)生在認識事物時，要用辯證的全面的觀點，從多角度去認識，不要片面地肯定某一方面，而否定其他方面。在新問題的解決過程中優(yōu)化學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的學(xué)習策略。四、教學(xué)實踐及教學(xué)后記在近期縣里教學(xué)評比中，我聽六節(jié)后進行對比。從課反應(yīng)來看，按照本方案教學(xué)的班級上課更順暢，學(xué)生感覺沒有那么突兀，更容易接受。尤其是同心協(xié)力畫圓和10秒中畫圓的體驗時，學(xué)生體驗后發(fā)現(xiàn)圓周運動的快慢，除了線速度來描述運動的快慢，卻實可以從角速度、轉(zhuǎn)速和周期來描述圓周運動的快慢。這時教學(xué)氣氛及其熱烈，達到高潮！而其他教師按課本的教學(xué)思路上課的班級，學(xué)生感覺難度大，沒有體驗圓周運動的快慢，很難想到