高中物理必修2《生活中的圓周運(yùn)動》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材分析】
本節(jié)是人教版高中《物理》必修2第五章第7節(jié)，是《曲線運(yùn)動》一章的最后一節(jié)。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容既是對圓周運(yùn)動規(guī)律的復(fù)習(xí)與鞏固，又是后面繼續(xù)學(xué)習(xí)天體運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。教材安排了鐵路的彎道，汽車過拱橋，航天器中的失重現(xiàn)象，離心現(xiàn)象四個方面的內(nèi)容，如果面面俱到，難免會蜻蜓點(diǎn)水，為了在教學(xué)中突出重點(diǎn)、分散難點(diǎn)，我將教材內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，分兩課時完成。本課為第一課時主要討論鐵路彎道的設(shè)計(jì)意圖�！緦W(xué)情分析】通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對圓周運(yùn)動有了較為清晰地認(rèn)識，但是對于向心力的概念理解還不夠深入。同時高一的學(xué)生思維活躍，求知欲強(qiáng)，他們很希望參與到課堂中來，自主的解決問題。【三維學(xué)習(xí)目標(biāo)】過程與方法知識與技能情感態(tài)度和價值觀經(jīng)歷觀察思考，自主探究，交流討論等活動進(jìn)一步理解向心力的概念。
能在具體問題中找到向心力的來源培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，合作意識；感悟科學(xué)的嚴(yán)肅性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：在具體問題中找到向心力的來源
【教學(xué)策略】
1．教法：使用情境激趣、設(shè)疑引導(dǎo)、適時點(diǎn)撥的方式引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)；
2．學(xué)法：學(xué)生在教師的引領(lǐng)下，通過觀察現(xiàn)象、自主探究、交流討論等方式參與到課堂中來，體驗(yàn)求知樂趣，成為學(xué)習(xí)的主人。
3．教學(xué)資源：
�。�1）多媒體課件；
�。�2）自制教具：車輪模型、彎道模型；
【教學(xué)過程】
一、設(shè)置情景、引入新課
首先，播放一段4.28膠濟(jì)鐵路火車事故的視頻動畫，將學(xué)生的注意力吸引到火車轉(zhuǎn)彎這一具體情境中來。我就此提出兩個問題：1．火車轉(zhuǎn)彎時的限定速度是怎樣規(guī)定的？2．火車超速時為什么容易造成脫軌事故？學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂，既引起了他們的興趣，又為他們的學(xué)習(xí)指明了方向。
二、復(fù)習(xí)鞏固、明確方法
我通過提問的方式，幫助學(xué)生回憶計(jì)算向心力的常用公式，然后，設(shè)置情景，讓學(xué)生對做圓周運(yùn)動的物體做出受力分析并找到向心力的來源。
情景一：物塊隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動。
情景二：小球在杯子內(nèi)壁做圓周運(yùn)動。此情景并沒有直接展示給學(xué)生，而是提出問題：“你能不用手接觸小球，而不使小球落入杯底嗎？注意，要保證杯口朝上�！弊寣W(xué)生自己設(shè)計(jì)出小球的運(yùn)動方式，并對杯中小球的運(yùn)動情況作出受力分析。通過這種方式讓學(xué)生參與到課堂中來，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而后，教師做出總結(jié)：分析圓周運(yùn)動問題，就是要通過運(yùn)動分析求出物體需要多大的向心力，通過受力分析找到誰在提供向心力，從而建立供需平衡方程，這是解決圓周運(yùn)動問題的一般思路。
三、設(shè)疑引導(dǎo)、自主探究
這一部分集中了本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了降低學(xué)習(xí)難度，我巧設(shè)梯度，從以下三個部分組織教學(xué)：
1．認(rèn)識火車車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
首先教師播放視頻，分別展示火車在水平面和水平彎曲軌道上的運(yùn)動，學(xué)生通過觀察和對比，認(rèn)識到火車轉(zhuǎn)彎要靠鐵軌和車輪的作用。然后學(xué)生觀察車輪和軌道結(jié)構(gòu)，描述火車車輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。學(xué)生遇到困難時，教師利用自制教具──模型車輪，加深學(xué)生對車輪結(jié)構(gòu)的印象，并提示學(xué)生思考車輪輪緣的作用。
進(jìn)一步提出問題：生活中還有什么地方用到了類似的輪子結(jié)構(gòu)？通過學(xué)生的回答，和圖片的展示（學(xué)校門口的電動拉門的輪子），使學(xué)生認(rèn)識到這一結(jié)構(gòu)在生活中也是常見的，從而拓展了學(xué)生的認(rèn)識。接著提問學(xué)生：你認(rèn)為火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時向心力來自哪里？經(jīng)過觀察和思考，學(xué)生已經(jīng)不難想到向心力的來源。而后追問：你認(rèn)為這樣的轉(zhuǎn)彎方式有什么弊端嗎？學(xué)生通過思考，結(jié)合上課之初播放的視頻，不難回答出這樣做的危害性。
2．真實(shí)的火車彎道的情況
那么設(shè)計(jì)師有什么好的方法嗎？通過提問，了解學(xué)生對實(shí)際鐵路彎道特點(diǎn)的認(rèn)識情況。而后通過圖片，使學(xué)生認(rèn)識鐵路彎道處內(nèi)軌低而外軌高的特點(diǎn)；從而發(fā)出疑問，彎道處這樣設(shè)計(jì)的用意何在呢？
提示學(xué)生從受力分析入手，找到此時向心力的來源，并要求學(xué)生畫出受力分析圖。
除了正確的分析外，學(xué)生很可能將重力與支持力的合力畫成沿斜面向下，這是對彎道的圓心位置分析不清造成的，對學(xué)生可能做出的兩種向心力的方向，我不直接評論對錯，而是使用自制教具，展示給學(xué)生彎道處路基的特點(diǎn)，讓學(xué)生有所參照。學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)，彎道的內(nèi)側(cè)與碗的'內(nèi)壁相似，進(jìn)而認(rèn)識到和杯子內(nèi)壁的相似性，把小球在杯子內(nèi)壁的運(yùn)動與火車在彎道處的運(yùn)動作對比分析。經(jīng)過這樣兩步，學(xué)生已經(jīng)不難得出正確的受力分析。成功的突破了這一教學(xué)難點(diǎn)。
然后趁熱打鐵，引導(dǎo)學(xué)生從定性到定量，寫出重力與支持力的合力的表達(dá)式，為下一步的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。
3．假如你是設(shè)計(jì)師
為了解決開課時提出的兩個問題，我設(shè)計(jì)了第三部分──假如你是設(shè)計(jì)師。
首先，設(shè)置情境：你設(shè)計(jì)了一段半徑為r，傾角為θ的鐵路彎道，你會如何規(guī)定火車轉(zhuǎn)彎的速度？提示學(xué)生從解決圓周運(yùn)動一般本思路出發(fā)，從供需平衡關(guān)系入手，列出方程，從而得出限定速度的表達(dá)式。從表達(dá)式的得出過程，引導(dǎo)學(xué)生理解，限定速度的規(guī)定實(shí)際是為了保證由重力和支持力的合力提供向心力，從而避免車輪和鐵軌間的擠壓，保證行車安全。
接著，通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察在杯內(nèi)轉(zhuǎn)動過快的小球從杯中飛出的過程，提示學(xué)生思考，如果火車速度過快會怎么樣呢？學(xué)生已經(jīng)不難認(rèn)識到火車速度過快會使火車脫軌的問題。而后引導(dǎo)學(xué)生用供需平衡條件來解釋這一問題，深化了學(xué)生認(rèn)識。為了突出重點(diǎn)，這里不提出離心現(xiàn)象這一問題。只是通過現(xiàn)象的分析和認(rèn)識為離心現(xiàn)象的教學(xué)做好鋪墊。
四、總結(jié)方法、完善認(rèn)識
通過本節(jié)的教學(xué)不僅要使學(xué)生認(rèn)識到解決圓周運(yùn)動問題的一般方法，更重要的是使他們認(rèn)識到火車轉(zhuǎn)彎的模型在生活中是普遍存在的，認(rèn)識到生活中的簡單現(xiàn)象往往就是解決實(shí)際問題的靈感的來源。進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生，還有哪些生活中的運(yùn)動也使用了相同的設(shè)計(jì)思想？使學(xué)生認(rèn)識到自行車轉(zhuǎn)彎、汽車轉(zhuǎn)彎也有相似的情況，從而從特殊到一般，深化學(xué)生的認(rèn)識。同時通過對事故原因的科學(xué)分析，使學(xué)生認(rèn)識到尊重規(guī)律的重要性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。
五、布置作業(yè)、課后拓展
課后作業(yè)是學(xué)生再學(xué)習(xí)的重要途徑，本節(jié)課后我安排了兩項(xiàng)作業(yè)。旨在讓學(xué)生鞏固知識的同時，認(rèn)識物理與社會的聯(lián)系，將對學(xué)生的知識教育和情感教育引向課外。
1．課后練習(xí)題。
2．了解中國鐵路提速情況，查找資料，提出你對鐵路建設(shè)的建議。【總體設(shè)計(jì)思想】本節(jié)課的設(shè)計(jì)思想是借助問題給學(xué)生一個思維的支點(diǎn)，在教師的引領(lǐng)下，從分析生活中的簡單現(xiàn)象入手，找到一般規(guī)律。在新的問題情境中思考、發(fā)現(xiàn)生活中的模型。通過類比，把日常生活中的知識聯(lián)系到新問題的解決當(dāng)中，在加深知識理解的過程中，也培養(yǎng)了分析應(yīng)用能力。同時，通過對事故原因的分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的分析方法和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。體現(xiàn)“從生活走向物理、從物理走向社會”的物理教學(xué)理念。
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