高中物理人教版 (2019)必修 第二册生活中的圆周运动教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册生活中的圆周运动教学设计及反思，共8页。教案主要包含了基本信息，设计思想，学习者特征，教学内容与任务，教学过程等内容，欢迎下载使用。

备注：《生活中的圆周运动》教学设计原件
技术革命
科学革命
生产力革命
生产关系革命
人的解放
一、基本信息
课程名称
生活中的圆周运动
课时
第1课时
课型
新授课
年级
高一
二、设计思想
近两年，国家对教育的要求是促进教育的高质量发展，而中学物理教师的任务是让教育高质量发展落地，提高课堂教学质量。笔者认为，课堂教学应该是思想的流淌、思维的碰撞，而不是呆板地灌输和引导学生得出教师想要的答案。这需要教师转变教学思维，提高个人专业素养，设计高质量的学习资料，营造学习情境，提高学生思维能力。本节课教学设计思想是：以“卡丁车跑道设计”为真实情境，通过任务驱动将圆周运动知识与生活实践紧密结合，充分体现了新课改理念和核心素养导向的教学创新。
三、学习者特征（学情分析）
学生在前面的学习中，已经能用牛顿第二定律求解直线运动的一些问题，对运动与相互作用已有了初步的认识。但对于应用牛顿第二定律解决实际生活中的圆周运动，在能力上还略显不够。
四、教学内容与任务
本课主要以“设计一款具有特定体验感的卡丁车跑道”为总任务驱动，将学生置于“工程师”的角色中。通过解决真实情境中的复杂问题，促使学生主动建构知识、迁移方法、协作创新，从而实现从“知识本位”到“素养本位”的转变。
教学目标
知识与技能
1. 理解向心力的来源：学生能够准确分析卡丁车在水平弯道、倾斜弯道及竖直坡道上做圆周运动时，向心力的具体提供者（静摩擦力、重力和支持力的合力等）。
2. 掌握圆周运动的基本规律：学生能运用向心力公式和牛顿第二定律，进行定性和简单的定量分析，解决弯道设计中的速度、半径等参数问题。
3. 理解超重与失重的本质：学生能从动力学角度（牛顿第二定律）解释卡丁车通过凹形洼地和凸形坡顶时，驾驶员体验超重和失重现象的原因，认识到其本质是加速度方向导致的视重变化，而非重力本身改变。
二、 过程与方法（科学探究与科学思维）
1. 模型建构能力：学生能够将实际的卡丁车转弯情境，抽象并建构为“水平面匀速圆周运动”、“竖直面非匀速圆周运动”等物理模型。
2. 科学推理与论证能力：在设计过程中，学生能基于物理原理进行逻辑推理（例如：“要高速过窄弯，需增大向心力→静摩擦力不足→需借鉴火车转弯模型设计倾斜路面”），并对设计方案的可行性和安全性进行科学论证。
3. 知识迁移与创新能力：学生能够主动将“火车转弯”模型中“利用斜面合力提供向心力”的知识，迁移并创新性地应用到解决“卡丁车窄弯高速通行”的实际问题中。
4. 合作探究与解决问题能力：通过小组协作完成设计任务，学生体验完整的项目式学习过程，提升团队合作、交流表达和解决复杂工程问题的综合能力。
三、 情感、态度与价值观（科学态度与责任）
1. 激发科学探究兴趣：通过富有挑战性和趣味性的设计任务，激发学生对物理学及其在工程、技术中应用的浓厚兴趣。
2. 培养严谨求实的科学态度：在跑道参数设计和安全论证中，培养学生尊重科学、严谨计算、实事求是的科学态度。
3. 树立工程安全与社会责任意识：在设计中深刻体会“安全第一”的工程理念，认识到科学知识的应用必须以保障人的安全为前提，初步建立技术应用的社会责任感。
4. 提升STSE（科学、技术、社会、环境）观念：理解圆周运动规律在交通、体育等领域的广泛应用，体会物理学对技术发展和社会进步的推动作用。
总结：本节课的教学目标旨在让学生像物理学家一样思考（建构模型、推理分析），像工程师一样工作（设计、迁移、创新），最终深刻理解物理观念，并培养伴随其终身发展的核心素养。

教学策略设计
以学情为基础，以课标为目标，以基于思维训练为核心的深度学习理论为依据，让学习真正发生。我的教学策略设计为以下：
1. 大概念统领下的知识整合
本设计以“圆周运动的动力学分析”为大概念，将原本分散的匀速圆周运动、竖直面变速圆周运动、斜面转弯等知识点整合为连贯的任务链，符合大单元教学“从整体到局部”的逻辑。
例如，通过“卡丁车跑道”这一大情境，串联起线速度、向心力、向心加速度等子概念，形成“运动描述—受力分析—实际应用”的知识结构。
2. 任务驱动的深度学习
学生角色从被动接受者转变为“跑道设计师”，通过真实问题（如“如何避免爆胎？”“计算弯道倾角”）驱动探究，体现了“做中学”的建构主义理念。
任务设计层次分明：从基础分析（向心力来源）到综合应用（限速牌设计），再到创新拓展（路面形状优化），符合“五阶教学法”中的“关联—输出—升华”阶段。
信息资源与教学环境设计
利用智慧课堂软件，设计教学反馈、自测自评环节，学生能够清楚地掌握自己的学情，教师也能有针对性地在课后进行一对一辅导。
八、教学过程
教学目标(内容框架)
教学内容分析
教材选择了与生活联系紧密，学生易于观察的火车转弯、汽车过拱形桥和凹形桥等例子，另外，教材还分析了航天器中的完全失重状态以及离心运动现象。既有水平面内的匀速圆周运动，也有竖直平面内的圆周运动，能引起学生观察和探究的浓厚兴趣。从地上的圆周运动，到天上的圆周运动，既帮助学生感受物理规律的统一性，也为下一章作了铺垫。
学情分析
学生在前面的学习中，已经能用牛顿第二定律求解直线运动的一些问题，对运动与相互作用已有了初步的认识。但对于应用牛顿第二定律出来实际生活中的圆周运动，在能力上还略显不够。
教学目标
1.能根据所学知识分析各种生活中的圆周现象，在此过程中体会模型建构的方法。
2.知道航天器中的失重现象。
3.观察生活中的离心现象，知道离心运动产生原因。了解其生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。
教学重点、难点：
1.火车和汽车转弯问题（重点难点）
2.拱形桥和凹形桥问题（重点）
3.离心现象（重点难点）
教学过程
教 学
环 节
教师活动
学生活动
设计意图
媒体
创设情景，提出问题
卡丁车大家玩过吗，卡丁车在转弯的时候是圆周运动，跑卡丁车需要一定的场地，我们能否根据现有的学校场地设计一个符合要求的呢？
观察并回答问题
情景再现，提出问题，明确任务
播放视频
环节一 卡丁车在水平的跑道上的转弯问题
环节二 如何设计跑道才能使驾驶员在驾驶过程中拥有超重的体验？
首先我们分析一下卡丁车的转弯相关状况
卡丁车在水平方向转弯时所需的向心力来源于什么？
当卡丁车的转弯半径和质量一定时,速度v越大,所需的向心力越大,侧向静摩擦力也越大。
思考：卡丁车不发生侧滑的最大速度为多少？
我们能否根据学习的知识进行应用解决相关问题，我们来看下面问题。
已知学校卡丁车车轮与地面之间的动摩擦因数为0.3，场地宽头宽为42.6m,在此处建设一个半圆形水平路段，为使卡丁车转弯时不能发生侧滑，请计算此弯道的限速。
思考并回答问题
解决实际问题
培养学生受力分析的能力并意识到向心力此时来源于静摩擦力
培养学生构建物理模型，应用物理模型解题的能力
PPT播放，摇一摇找学生回答问题
PPT演示文稿
学生平板拍照上传答案
播放一段视频，提出问题，为什么路面上有坑容易爆胎呢？把轮胎简化为卡丁车，坑简化为圆周的一部分。
设卡丁车的质量为m,路面的圆弧半径为R，在凹形路面最低点以速度v前进时，求卡丁车对路面的压力？
这样便实现了驾驶过程中拥有超重体验
卡丁车以V=36km/h经过凹形路面最低点，要求卡丁车在凹形路面最低点对路面的压力为自身重力的三倍，请同学们设计一下凹形路面的半径。
学生思考并回答问题
培养学生建立物理模型的能力并且解决问题
PPT演示文稿
学生平板拍照上传答案
（三）
环节三 如何设计跑道才能使驾驶员在驾驶过程中能有失重的体验？
我们让驾驶员有超重体验，如何才能使驾驶员有失重体验呢？播放视频，司机具在凸型路面行使时具有失重体验
如果地球也看作一个巨大的拱形桥，卡丁车如何才能飞离地面呢？
学生思考并解答问题
培养学生的思维能力和解决问题的能力
PPT演示文稿
火车是我们日常生活中常见到的，火车转弯时也是圆周运动的一部分，我们能否分析一下其中的原理呢。
介绍火车转弯相关问题
师生互动，得出规律
PPT演示文稿
环节四：高速倾斜弯道转弯问题
介绍高速
倾斜轨道
思考并独立运用知识解决问题
PPT演示文稿
环节五：课堂小结
回顾本节课学的知识，归纳总结
一 卡丁车在水平的跑道上转弯时侧向静摩擦力提供向心力
二 卡丁车在过凹形路面和凸形路面时具有超重和失重现象
三 卡丁车在斜面上转弯时支持力和重力的合力提供向心力
学生分组讨论
培养学生的归纳总结能力
PPT演示文稿
完成课后练习，学以致用
培养
学生解决问题的能力
回顾知识
板书
一卡丁车在水平的跑道上转弯时侧向静摩擦力提供向心力
二卡丁车在过凹形路面和凸形路面时具有超重和失重现象
三卡丁车在斜面上转弯时支持力和重力的合力提供向心力