曲線運動的速度方向創(chuàng)新實驗及教學設計

曲線運動的速度方向天津市耀華中學

王艷麗人教版必修第二冊

第五章第一節(jié)目錄CONTENTS實驗教學分析實驗設計思路與創(chuàng)新點實驗教學過程實驗效果評價第一部分第二部分第三部分第四部分一、實

驗

教

學

分

析一、實驗教學分析本節(jié)內容選自人教版高中物理必修第二冊第五章第一節(jié)《曲線運動》，是“曲線運動與萬有引力定律”主題下的內容，是整章教學的知識基礎?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版2020年修訂）》對本節(jié)內容的要求是，通過實驗，了解曲線運動，知道物體做曲線運動的條件。（一）教材分析學生已經學習過牛頓運動定律的相關知識，能夠從力和運動的關系角度分析物體運動的原因，但尚未接觸過曲線運動。高一學生已經具備一定的分析推理能力、實驗操作能力，思維處于進一步的拓展階段。在曲線運動速度方向的學習過程中，學生根據甩干桶的現象，常認為水甩出的方向隨著速度增大，會更接近徑向，這對本部分知識的學習有一定的認知阻礙。一、實驗教學分析（二）學情分析知道曲線運動的瞬時速度方向，能運用極限思想理解瞬時速度的方向，并會在軌跡圖上畫出某點的速度方向；理解曲線運動是變速運動，知道物體做曲線運動的條件；能運用牛頓第二定律、分解與合成的方法分析曲線運動，進一步理解運動與相互作用的觀念。（三）教學目標一、實驗教學分析教學重點：曲線運動的瞬時速度方向；教學難點：曲線運動的瞬時速度方向沿該點的切線方向。（四）教學重點、難點一、實驗教學分析二、實驗設計思路與創(chuàng)新點（一）原有實驗器材演示曲線運動演示器：只能演示圓周運動；利用墨水留痕易臟亂，不便于操作；雙軌道裝置，容易造成學生認為小球延切線滑出是由于外軌道限制的結果。二、實驗設計思路與創(chuàng)新點（二）實驗設計思路如何突破學生認為圓周運動瞬時速度方向沿是徑向的錯誤認知？1.克服軌道對小球運動軌跡的束縛；2.使小球運動軌跡留痕但又不影響小球做曲線運動；

3.呈現一般曲線運動瞬時速度方向。

二、實驗設計思路與創(chuàng)新點使用磁性小球進行實驗，小球受到的吸引力提供向心力，在做圓周運動時沒有外軌道的約束作用，小球飛出方向能夠很好的代表圓周運動瞬時速度方向；二、實驗設計思路與創(chuàng)新點（三）實驗器材的創(chuàng)新利用“留痕法”，借助磁性畫板底盤，顯化小球運動軌跡，且軌跡可消除，減少耗材，可重復利用；（三）實驗器材的創(chuàng)新二、實驗設計思路與創(chuàng)新點小球在失去引力后，借助鋁片擋板繼續(xù)給小球施加向前的推力，達到從圓周運動到一般曲線運動的轉變。（三）實驗器材的創(chuàng)新二、實驗設計思路與創(chuàng)新點三、實

驗

教

學

過

程三、實驗教學過程

（一）創(chuàng)設情境，提出問題提出問題：物體做曲線運動時的瞬時速度方向如何表示？切線vAB三、實驗教學過程利用極限思想（二）猜想假設，理論分析三、實驗教學過程（三）演示實驗，認識曲線運動的瞬時速度方向演示實驗1：勻速圓周運動瞬時速度圖像三、實驗教學過程演示實驗2：利用長鋁片做出一般曲線運動軌跡三、實驗教學過程演示實驗3：驗證不同曲線運動的瞬時速度方向三、實驗教學過程（四）學思結合，遷移應用四、實

驗

效

果

評

價四、實驗效果評價優(yōu)點不足吸引力提供向心力，克服了軌道對小球運動方向的限制，突破學生認知難點：利用”留痕法“顯化曲線運動瞬時速度方向，便于觀察；直觀的顯示出一般曲線運動的瞬時速度方向，驗證結論的普適性。按