高中物理必修2《生活中的圓周運動》教學設計
【教材分析】
本節是人教版高中《物理》必修2第五章第7節，是《曲線運動》一章的最后一節。學習本節內容既是對圓周運動規律的復習與鞏固，又是后面繼續學習天體運動規律的基礎，具有承上啟下的作用。教材安排了鐵路的彎道，汽車過拱橋，航天器中的失重現象，離心現象四個方面的內容，如果面面俱到，難免會蜻蜓點水，為了在教學中突出重點、分散難點，我將教材內容進行了重新整合，分兩課時完成。本課為第一課時主要討論鐵路彎道的設計意圖。【學情分析】通過前面的學習，學生已經對圓周運動有了較為清晰地認識，但是對于向心力的概念理解還不夠深入。同時高一的學生思維活躍，求知欲強，他們很希望參與到課堂中來，自主的解決問題。【三維學習目標】過程與方法知識與技能情感態度和價值觀經歷觀察思考，自主探究，交流討論等活動進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學生的團隊精神，合作意識；感悟科學的嚴肅性，培養學生嚴謹的學風教學重點和難點：在具體問題中找到向心力的來源
【教學策略】
1．教法：使用情境激趣、設疑引導、適時點撥的方式引領學生的學習；
2．學法：學生在教師的引領下，通過觀察現象、自主探究、交流討論等方式參與到課堂中來，體驗求知樂趣，成為學習的主人。
3．教學資源：
（1）多媒體課件；
（2）自制教具：車輪模型、彎道模型；
【教學過程】
一、設置情景、引入新課
首先，播放一段4.28膠濟鐵路火車事故的視頻動畫，將學生的注意力吸引到火車轉彎這一具體情境中來。我就此提出兩個問題：1．火車轉彎時的限定速度是怎樣規定的？2．火車超速時為什么容易造成脫軌事故？學生帶著問題進入課堂，既引起了他們的興趣，又為他們的學習指明了方向。
二、復習鞏固、明確方法
我通過提問的方式，幫助學生回憶計算向心力的常用公式，然后，設置情景，讓學生對做圓周運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動。
情景二：小球在杯子內壁做圓周運動。此情景并沒有直接展示給學生，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。”讓學生自己設計出小球的運動方式，并對杯中小球的運動情況作出受力分析。通過這種方式讓學生參與到課堂中來，提高了學生的學習興趣。而后，教師做出總結：分析圓周運動問題，就是要通過運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，這是解決圓周運動問題的一般思路。
三、設疑引導、自主探究
這一部分集中了本節的重點和難點，為了降低學習難度，我巧設梯度，從以下三個部分組織教學：
1．認識火車車輪的結構特點
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動，學生通過觀察和對比，認識到火車轉彎要靠鐵軌和車輪的作用。然后學生觀察車輪和軌道結構，描述火車車輪結構特點。學生遇到困難時，教師利用自制教具──模型車輪，加深學生對車輪結構的印象，并提示學生思考車輪輪緣的作用。
進一步提出問題：生活中還有什么地方用到了類似的輪子結構？通過學生的回答，和圖片的展示（學校門口的電動拉門的輪子），使學生認識到這一結構在生活中也是常見的，從而拓展了學生的認識。接著提問學生：你認為火車在水平軌道上轉彎時向心力來自哪里？經過觀察和思考，學生已經不難想到向心力的來源。而后追問：你認為這樣的轉彎方式有什么弊端嗎？學生通過思考，結合上課之初播放的視頻，不難回答出這樣做的危害性。
2．真實的火車彎道的情況
那么設計師有什么好的方法嗎？通過提問，了解學生對實際鐵路彎道特點的認識情況。而后通過圖片，使學生認識鐵路彎道處內軌低而外軌高的特點；從而發出疑問，彎道處這樣設計的用意何在呢？
提示學生從受力分析入手，找到此時向心力的來源，并要求學生畫出受力分析圖。
除了正確的分析外，學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，展示給學生彎道處路基的特點，讓學生有所參照。學生不難發現，彎道的內側與碗的內壁相似，進而認識到和杯子內壁的相似性，把小球在杯子內壁的運動與火車在彎道處的運動作對比分析。經過這樣兩步，學生已經不難得出正確的受力分析。成功的.突破了這一教學難點。
然后趁熱打鐵，引導學生從定性到定量，寫出重力與支持力的合力的表達式，為下一步的學習做好準備。
3．假如你是設計師
為了解決開課時提出的兩個問題，我設計了第三部分──假如你是設計師。
首先，設置情境：你設計了一段半徑為r，傾角為θ的鐵路彎道，你會如何規定火車轉彎的速度？提示學生從解決圓周運動一般本思路出發，從供需平衡關系入手，列出方程，從而得出限定速度的表達式。從表達式的得出過程，引導學生理解，限定速度的規定實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，通過演示實驗，讓學生觀察在杯內轉動過快的小球從杯中飛出的過程，提示學生思考，如果火車速度過快會怎么樣呢？學生已經不難認識到火車速度過快會使火車脫軌的問題。而后引導學生用供需平衡條件來解釋這一問題，深化了學生認識。為了突出重點，這里不提出離心現象這一問題。只是通過現象的分析和認識為離心現象的教學做好鋪墊。
四、總結方法、完善認識
通過本節的教學不僅要使學生認識到解決圓周運動問題的一般方法，更重要的是使他們認識到火車轉彎的模型在生活中是普遍存在的，認識到生活中的簡單現象往往就是解決實際問題的靈感的來源。進一步啟發學生，還有哪些生活中的運動也使用了相同的設計思想？使學生認識到自行車轉彎、汽車轉彎也有相似的情況，從而從特殊到一般，深化學生的認識。同時通過對事故原因的科學分析，使學生認識到尊重規律的重要性，培養學生嚴謹的學習態度。
五、布置作業、課后拓展
課后作業是學生再學習的重要途徑，本節課后我安排了兩項作業。旨在讓學生鞏固知識的同時，認識物理與社會的聯系，將對學生的知識教育和情感教育引向課外。
1．課后練習題。
2．了解中國鐵路提速情況，查找資料，提出你對鐵路建設的建議。【總體設計思想】本節課的設計思想是借助問題給學生一個思維的支點，在教師的引領下，從分析生活中的簡單現象入手，找到一般規律。在新的問題情境中思考、發現生活中的模型。通過類比，把日常生活中的知識聯系到新問題的解決當中，在加深知識理解的過程中，也培養了分析應用能力。同時，通過對事故原因的分析，培養學生嚴謹科學的分析方法和認真負責的工作態度。體現“從生活走向物理、從物理走向社會”的物理教學理念。
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