生活中的圓周運(yùn)動教學(xué)設(shè)計(jì)高一下學(xué)期物理人教版2

長沙市第二十一中學(xué)《生活中的圓周運(yùn)動》教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱：高中物理學(xué)校：長沙市第二十一中學(xué)年級：高二指導(dǎo)老師：舒兆云老師主講人：彭云芳【設(shè)計(jì)思想】本教學(xué)設(shè)計(jì)以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的新型師生關(guān)系，強(qiáng)化科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教育，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。力圖在教學(xué)中營造活躍、寬松的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生合作探究，為學(xué)生與學(xué)生、教師與學(xué)生的交流與合作創(chuàng)設(shè)更多的機(jī)會，也為教學(xué)活動中的生成搭建舞臺。設(shè)計(jì)特色有三：其一，密切聯(lián)系和關(guān)注時(shí)代的發(fā)展和社會的進(jìn)步（火車提速）；其二，利用儀器展示火車軌道和輪緣結(jié)構(gòu)，直觀形象，用玩具火車巧妙突破教學(xué)難點(diǎn)；其三，在整堂課的教學(xué)過程中，始終以“向心力的來源”為暗線貫穿整個(gè)教學(xué)過程。課后本人認(rèn)為在該節(jié)課的課堂教學(xué)過程中還是比較充分反映本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)思想?！窘滩姆治觥俊墩n程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動的向心力。這就要求學(xué)生首先要知道什么是向心力，明確向心力與向心加速度的關(guān)系，然后應(yīng)用牛頓第二定律列方程。本節(jié)課是第六章的最后一節(jié)，是圓周運(yùn)動、向心加速度、向心力的總結(jié)和綜合應(yīng)用，是牛頓第二定律的重要應(yīng)用之一，學(xué)習(xí)它有助于了解物理學(xué)的特點(diǎn)和研究方法，體會物理學(xué)在生活中的應(yīng)用以及對社會發(fā)展的影響，同時(shí)也為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)（如萬有引力與航天、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動等）奠定基礎(chǔ)和鋪平道路，起到承上啟下的作用。在人教版舊版教材中離心運(yùn)動與圓周運(yùn)動實(shí)例是分開編寫的，而在新課標(biāo)人教版中，編寫者將二者合二為一。因此本節(jié)課的課堂教學(xué)內(nèi)容特別多，同時(shí)與生活實(shí)際聯(lián)系特別緊密。如果在上課過程中，一節(jié)課將教材的內(nèi)容上完，可能學(xué)生對知識重難點(diǎn)難以把握，同時(shí)在上課的過程中，學(xué)生在課堂的探究過程與探究時(shí)間將受到極大限制。因此本人決定將本節(jié)課分為2個(gè)課時(shí)進(jìn)行安排，這是第1課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)。【學(xué)情分析】在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已學(xué)習(xí)了描述圓周運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)物理量（如線速度、角速度、向心加速度等）和向心力；并已知道對于一般的曲線運(yùn)動，盡管這時(shí)曲線各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，但在研究時(shí)只要取足夠短的一小段，就可以采用圓周運(yùn)動的分析方法進(jìn)行處理；但學(xué)生對向心力的理解還不夠透徹，存在一些錯(cuò)誤的前概念，例如部分學(xué)生錯(cuò)誤地理解為因?yàn)閳A周運(yùn)動而產(chǎn)生了向心力。處于高一階段的學(xué)生，其思維習(xí)慣中形象思維占的比例還比較大，邏輯思維的能力有待進(jìn)一步的開發(fā)和提高；對于物理學(xué)科特定的研究方法和分析方法已有了一定的了解，但還不是非常的熟練，有待進(jìn)一步地培養(yǎng)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.物理觀念通過生活中水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動問題分析向心力的來源，豐富了學(xué)生的物質(zhì)觀念，使學(xué)生理解建筑工程上關(guān)于修鐵路、修公路與圓周運(yùn)動的聯(lián)系。2.科學(xué)思維通過向心力在具體問題中的應(yīng)用，體會圓周運(yùn)動的奧妙，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科學(xué)、懂科學(xué)、用科學(xué)，將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識。3.科學(xué)探究提出物理問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論做出解釋，以及對實(shí)驗(yàn)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過雨雪天氣汽車減速，火車轉(zhuǎn)彎限速行駛的解釋，發(fā)展將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識，使學(xué)生明白作為建筑施工工程師的重大責(zé)任，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的重要性，使學(xué)生建立學(xué)習(xí)物理的責(zé)任感和自豪感?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】分析具體問題中向心力的來源【教學(xué)難點(diǎn)】火車轉(zhuǎn)彎時(shí)外軌略高于內(nèi)軌，且對速度有限制【實(shí)驗(yàn)器材】自制火車轉(zhuǎn)彎模型、玩具火車和鐵軌、用塑料瓶自制漏斗、小球【教學(xué)過程】師：布置課前任務(wù)：實(shí)例一：汽車轉(zhuǎn)彎例題：汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)為。若水平公路轉(zhuǎn)彎處半徑r=27m，g=10m/s2，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。求:汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)為了使車輪不發(fā)生側(cè)滑所允許的最大速度v師：（展示學(xué)生作答情況）生：學(xué)生對此過程進(jìn)行分析點(diǎn)評對汽車轉(zhuǎn)彎問題小結(jié)：在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面之間的靜摩擦力提供的，即f靜=m學(xué)生總結(jié)水平面上的圓周運(yùn)動方法:（1）找圓周運(yùn)動平面和圓心；（2）對水平面上轉(zhuǎn)彎的物體受力分析，找出向心力來源；（3）根據(jù)向心力公式列式求解。新課教學(xué)：師：實(shí)例二：火車轉(zhuǎn)彎問題：火車與鐵軌間摩擦力相對來說比較小，不能像汽車轉(zhuǎn)彎一樣提供其轉(zhuǎn)彎所需的向心力，那么火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎么解決它所需要的向心力問題？師：（課前分發(fā)準(zhǔn)備好的火車車輪與軌道的模具）請同學(xué)們觀察桌上的火車車輪與軌道的模具，同時(shí)利用PPT展示車輪與鐵軌的圖片，思考火車車輪有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？生：通過模具觀察發(fā)現(xiàn)，車輪內(nèi)側(cè)有凸出的輪緣，軌道將兩車輪的輪緣卡在軌道里面，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有助于固定火車運(yùn)動的軌道。師：若火車在平直軌道上轉(zhuǎn)彎，火車受到幾個(gè)力的作用？生：重力mg、軌道對輪緣的表面支持力FN1和外側(cè)軌道對火車的側(cè)向彈力F師：當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，按照理想化模型思想，我們認(rèn)為火車做一小段的勻速圓周運(yùn)動，那么是什么力提供火車的向心力？生：火車是在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動；所受的向心力是由外側(cè)軌道對火車的側(cè)向彈力FN2師：計(jì)算一下：假設(shè)一節(jié)車廂凈重為80t左右，一般鐵軌的抗壓能力為3×104N，假設(shè)彎道半徑是300m，生：根據(jù)側(cè)向彈力提供向心力，F(xiàn)N=mv2師：目前我國經(jīng)過6次大面積動車提速，鐵路客車最高速度達(dá)到250km/h,高鐵運(yùn)營最高速度達(dá)到486.1km/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了剛才計(jì)算的最大速度，假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計(jì)的工程師，你認(rèn)為應(yīng)該如何解決這個(gè)問題？關(guān)鍵因素在哪里？生：根據(jù)向心力公式FN=m方法一：增強(qiáng)鐵軌的抗擠壓能力。方法二：增大轉(zhuǎn)彎半徑。師：兩種方法需要改變軌道的屬性和地理位置，這在實(shí)際情境中是有困難的。還有其他的方法沒？提速就意味著增大合力，合力方向水平向右，而重力mg豎直向下，外側(cè)軌道對火車的側(cè)向彈力FN2不變，只能改變軌道對輪緣的表面支持力F生：墊高外軌，使鐵軌向內(nèi)側(cè)傾斜一定角度，軌道對輪緣的表面支持力FN1斜向右上方師：所以采用墊高外軌的方法可以很好地解決這個(gè)問題，對火車進(jìn)行提速。實(shí)際上火車在轉(zhuǎn)彎過程中既不能擠壓內(nèi)軌也不能擠壓外軌，以減少軌道損耗。（播放視頻展示擠壓軌道時(shí)對軌道的損耗）火車在轉(zhuǎn)彎過程中只受到重力mg和軌道對輪緣的表面支持力FN1生：根據(jù)水平面上的圓周運(yùn)動:先找圓周運(yùn)動平面和圓心水平面上；再對火車受力分析，找出向心力來源重力mg和軌道對輪緣的表面支持力FN1的合力提供向心力最后列方程：mgtanθ=mv02R，解得師：火車轉(zhuǎn)彎處要求駕駛員必須以規(guī)定速度v0=gRtanθ行駛，如果超過這一限定速度v火車鐵軌火車車輪火車鐵軌火車車輪生：學(xué)生利用火車車輪和火車軌道設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象：速度過快時(shí)，火車車輪會從外軌飛出，輪緣對外軌有擠壓。學(xué)生根據(jù)探究現(xiàn)象，總結(jié)得出結(jié)論：當(dāng)v>v0時(shí)，輪緣對外軌當(dāng)v<v0時(shí)，輪緣對內(nèi)軌【板書設(shè)計(jì)】生活中的圓周運(yùn)動一、水平面內(nèi)圓周運(yùn)動模型：1．找圓心2．找向心力來源3．列式求解二、實(shí)例應(yīng)用：火車轉(zhuǎn)彎問題限定速度：v當(dāng)v>v0時(shí)，當(dāng)v<v0時(shí)，擠【教學(xué)反思】因?yàn)槲覀兊哪康氖窍Ｍㄟ^情境與知識的關(guān)聯(lián)來構(gòu)建物理觀念，所以就要讓學(xué)生對實(shí)際的情境有清晰的認(rèn)識，但事實(shí)上很多同學(xué)沒有仔細(xì)觀察過火車車輪與鐵軌的結(jié)構(gòu)，因此準(zhǔn)備了火車車輪與軌道的模具，幫助學(xué)生直觀形象地理解情境。在對車廂進(jìn)行受力分析時(shí)，在教學(xué)過程中習(xí)慣于只分析重力、支持力和鐵軌對火車的彈力，這只是在預(yù)設(shè)結(jié)果的前提下進(jìn)行的分析，對于學(xué)生而言他們還關(guān)心車廂與車廂之間的牽引力，車輪與鐵軌之間的摩擦力。所以，從實(shí)際情境和知識關(guān)聯(lián)的角度，我們并不應(yīng)該避開這些問題，而是要對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，哪些力對問題的解決有貢獻(xiàn)。在外軌比內(nèi)軌高的情況下，學(xué)生對于火車轉(zhuǎn)彎的軌道平面是在水平平面內(nèi)，還是在斜面平面內(nèi)難以想象。教師可以通過展示漏斗模型，讓一個(gè)小球在漏斗里轉(zhuǎn)動，觀察小球的運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)小球的運(yùn)動在水平面上。在教學(xué)活動中，我們既要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和師生的互動作用，又要看到探究實(shí)驗(yàn)的重要特征，只有開展探究性學(xué)習(xí)才能真正調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，才能充分發(fā)揮師生的雙向互動作用，讓學(xué)生自主地完成知識建構(gòu)，獲得知識、能力、品德上的全面發(fā)展?，F(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為，在教學(xué)過程中，教師不再是知識的提供者，而是一個(gè)“協(xié)助者”，要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯栴}情境，誘發(fā)學(xué)生在認(rèn)知上沖突，引導(dǎo)學(xué)生通過自主活動去建構(gòu)起自己新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而扎實(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。我認(rèn)為本堂課最突出的問題在于課堂組織的過程中，在學(xué)生的自主探究、自主歸納上還放的不夠，老師在課堂中出現(xiàn)的鏡頭偏多。同時(shí)在上課過程中還是有老師先將思路設(shè)計(jì)好，在教學(xué)過程中有意識的在引導(dǎo)學(xué)生按著老師的思路進(jìn)