高中物理人教版 (新课标)必修27.生活中的圆周运动第二课时教学设计

【设计思想】

本教学设计以新课程的三维目标为依据，重视学生的学习过程，体现“以学生为主体，以教师为主导”的新型师生关系，强化情感、态度与价值观的教育，发展学生的科学素养。力图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围，鼓励学生合作探究，为学生与学生、教师与学生的交流与合作创设更多的机会，也为教学活动中的“生成”搭建舞台。其设计特色有二，其一，密切联系和关注时代的发展和社会的进步（火车提速）；其二，创造性地利用现代化仪器和设备进行实验为教学服务，突破教学难点。

【教材分析】

《课程标准》要求学生能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。这就要求学生首先要知道什么是向心力，明确向心力与向心加速度的关系，然后应用牛顿第二定律布列方程。本课内容是圆周运动有关知识的综合应用，是牛顿第二定律的重要应用之一，学习它有助于了解物理学的特点和研究方法，体会物理学在生活中的应用以及对社会发展的影响，同时也为后续知识的学习打下基础。这节内容安排2课时，这是第1课时的教学设计。

【学情分析】

在学习本节内容之前，学生已学习了描述圆周运动的运动学量（如线速度、角速度、向心加速度等）和向心力；并已知道对于一般的曲线运动，尽管这时曲线各个地方的弯曲程度不一样，但在研究时只要取足够短的一小段，就可以采用圆周运动的分析方法进行处理；但学生对向心力的理解还不够透彻，存在一些错误的前概念，例如部分学生错误地理解为因为圆周运动而产生了向心力。

　　处于高一阶段的学生，其思维习惯中形象思维占的比例还比较大，逻辑思维的能力有待进一步的开发和提高；对于物理学科特定的研究方法和分析方法已有了一定的了解，但还不是非常的熟练，有待进一步地培养。

【教学目标】

（1）巩固向心力和向心加速度的知识；

（2）会在具体问题中分析向心力的来源；

（3）会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题。

【教学重点】

用牛顿第二定律列方程

【教学难点】

1. 分析具体问题中向心力的来源；
2. 理解超重和失重。
3. 实例２——过桥（竖直面内的圆周运动）

师：(投影拱桥照片，如图7)请看大屏幕，生活中我们经常会看到美丽的拱形桥，而很少见到凹形桥，那拱形桥有哪些优点呢？(照片与模型对不上)

　　　　　　　　图7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图8

生1：拱形桥可以让更大的船只通过，利于通航。

生2：发洪水的时候，拱形桥在相同的时间内可以流过更多的水，利于泄洪。

生3：更加坚固、美观。

……

师：当你骑自行车快速通过凹凸不平的路面时，不知道你有没体会到过与平路不一样的感觉？

生：有，有时感觉飘起来，有时屁股震得好痛。

师：为什么会这样呢？让我们来分析一下，(投影)设桥面圆弧半径为R，质量为m的汽车在拱桥上以速度v前进（如图8），问汽车通过拱桥最高点时对桥的压力多大？(提示分析步骤：受力分析、确定向心力、列方程)

生：讨论和交流，由代表陈述：是重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有，,再根据牛顿第三定律，汽车对桥面的压力比重力小，发生了失重现象。

师：那如果是凹形桥又会怎样呢？

生：分析。

师：我们可以用模拟实验来检验和证明我们的分析。同时出示电子秤、自制轨道，阐明轨道相当于凹形桥，而电子秤可以显示压力大小，用小球在轨道上运动来模拟汽车通过凹形桥的情景。实验时先把轨道和小球放在电子秤上称，并将电子秤置零，然后移开小球，电子秤显示示数为负。将小球从轨道高处释放前，提示学生注意观察电子秤示数的变化，然后释放小球，并问学生观察到了什么？又说明了什么？

生：观察到电子秤上示数中的负号有一瞬间消失了，说明出现了超重现象。

师：刚才的实验中，示数变化很快看不清楚，我们可以用数码相机将其拍下一帧一帧地看(请学生协助拍摄，然后将其信号投影至大屏幕播放慢镜头,选取几张截图如图9)。

                                 图9

生：清晰地看到小球过最低点时示数为正，过最高点时示数为负。

师：这说明了什么？

生：示数为正说明发生了超重现象，示数为负说明发生了失重现象。

点评：新课程强调充分利用课程资源，让现代化的技术和设备为物理教学服务，创设形象生动的物理情景，丰富物理教学的内容，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。汽车过拱桥时的失重现象在现实中并不明显，学生较难体会到，即使学生体会到了也不太会跟物理知识联系起来。为了突破这一教学难点，笔者采用了电子秤，但小球在轨道上运动时间较短，示数变化太快而看不清楚，只看到有一瞬间负号消失，又利用数码相机的连拍功能使示数变化的整个过程清晰可见，令学生叹为观止。

师：试想如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢？

生：将会“飞”起来。

师：(投影地球图片,如图10)地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径（约6400km）,如果地面上行驶的汽车速度足够大，会发生什么现象？试想这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？

生：（表现得很有兴趣）积极思考和分析。

师：在学生表述的基础上，阐明如果汽车速度足够大，那将可以飞离地球而成为人造卫星，这时，地球这座拱桥就“形同虚设”了，相关的知识我们将会在后面学习。

　　点评：许多物理知识间存在紧密的联系,为了使学生更容易理解和掌握知识的来龙去脉，物理教学要有全局的观念，当前知识的教学要有利于学生学习后续知识，合理设置“接口”。

4. 课堂小结

师：通过这堂课的学习，你学到了什么？（鼓励学生发言并辅以适当的引导和提示）

生：踊跃发言。

师：肯定学生的发言，并在学生发言的基础上，进一步明确本堂课的主要知识和方法。

5. 作业布置

利用假期时间，实地调查某公路拐弯处的倾斜情况，并查看路边的限速牌，运用所学的知识，从理论上进行分析并对其限速值的合理性作出评价，填写学生探究性学习用表（见附页）。

【板书设计】

【问题研讨】

1、如何处理好预设与生成的关系

传统教学中，教案是教师实施教学的“法宝”，因而教师为设计教案绞尽脑汁，力求尽善尽美。然而，随着课程改革的逐步推进，这样的教案，在课堂教学中似乎已经不那么管用了，即使是一些被认为是经典的教案，在实施过程中也会常常“卡壳”，究其原因，主要是教师过分拘泥于静态教案的预设而忽视学生动态的生成。预设与生成是对立统一的矛盾体，课前细致的预设使本该动态生成的教学变成了机械执行教案的过程；预设与生成又是相互依存的，没有预设的生成往往是盲目的，而没有生成的预设又往往是低效的。因此，在新课程背景下，如何处理好预设与生成的关系，是提高课堂教学效益的关键所在。只有课前精心预设，才能在课堂上动态生成，用智慧将教学演绎得更加精彩。

2、如何实现课堂教学的有效互动

我国的中学教学长期以来普遍采用传授式的课堂教学模式，并以讲解基础知识和训练基本技能为其主要特征，忽视对学习过程和实践能力的研究、培养。笔者认为，深化教学改革就应打破以讲授、灌输为主的教学套路，在教学活动中，既要强调学生的主体性和师生的互动作用，又要看到探究是它的重要特征，只有开展探究性学习才能真正调动学生的学习积极性，才能充分发挥师生的双向互动作用，让学生自主地完成知识建构，获得知识、能力、品德上的全面发展。现代教学理论认为，在教学过程中，教师不再是知识的提供者，而是一个“协助者”，要为学生创设良好的学习环境，设置恰当的问题情境，诱发学生在认知上冲突，引导学生通过自主活动去建构起自己新的认知结构，从而扎实地培养学生的创新精神和实践能力。