高中物理新課程《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》教學(xué)案例

段宏艷

【摘 要】本節(jié)課從知識(shí)內(nèi)容上屬于圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用，通過(guò)向心力來(lái)源分析解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。本節(jié)課以學(xué)生為主體，通過(guò)研究和討論的方式不斷讓學(xué)生參與課堂，在學(xué)生參與研究和討論的過(guò)程中鍛煉各方面的能力，從知識(shí)技能、過(guò)程和方法及情感態(tài)度與價(jià)值觀的角度都較好的達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】新課程；高中物理；圓周運(yùn)動(dòng)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2018）32-0123-01

一、課標(biāo)及教材分析

本節(jié)課是學(xué)過(guò)向心加速度、向心力的下一節(jié)課，結(jié)合前兩節(jié)向心力來(lái)源分析解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，屬于圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。本節(jié)通過(guò)知識(shí)內(nèi)容與生活實(shí)際相結(jié)合，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

教材設(shè)計(jì)本節(jié)內(nèi)容從四部分展開(kāi)，火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題、汽車過(guò)橋問(wèn)題、航天器的失重問(wèn)題及離心現(xiàn)象分析。四種事例模型，教材的討論展開(kāi)方法始終是一致的，即先分析物體的受力，然后確定向心力來(lái)源，目的是讓學(xué)生更加明確向心力是按效果命名的力；然后依據(jù)牛頓第二定律列方程，解方程，只是注意方程反映的是向心力與向心加速度之間的關(guān)系。課本的說(shuō)一說(shuō)內(nèi)容不要求定量計(jì)算，鼓勵(lì)學(xué)生打開(kāi)思路想一想，說(shuō)一說(shuō)；思考與討論部分更是把汽車過(guò)拱形橋的思想推廣到衛(wèi)星發(fā)射問(wèn)題上。關(guān)于超失重的討論主要分為兩部分，一部分在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，另一部分放在本節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和之后的天體運(yùn)動(dòng)中，本節(jié)只作簡(jiǎn)單的向心力來(lái)源分析。教材最后的離心現(xiàn)象也是物理與生活中聯(lián)系的一個(gè)緊密知識(shí)點(diǎn)。

二、教學(xué)過(guò)程概述

1.導(dǎo)入新課過(guò)程。

以賽車過(guò)彎道側(cè)滑事故實(shí)例引發(fā)大家思考。再進(jìn)一步出示彎道自行車轉(zhuǎn)彎圖片，引導(dǎo)大家思考賽道的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)思想。學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，得出結(jié)論，賽車和自行車轉(zhuǎn)彎都在做圓周運(yùn)動(dòng)，需要向心力，地面給車輪的摩擦力提供其轉(zhuǎn)彎所需向心力，當(dāng)最大靜摩擦力提供向心力不足是，會(huì)引發(fā)側(cè)滑，自行車轉(zhuǎn)彎是身體傾斜，彎道處墊高是為了支持力分力能提供一部分向心力。

2.火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題教學(xué)。

首先展示火車車輪結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)。提問(wèn)學(xué)生水平軌道轉(zhuǎn)彎，車輪受力如何？尋找軌道平面，分析向心力來(lái)源；進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生得出這種運(yùn)行狀態(tài)的不合理性，并讓大家猜想如何來(lái)改進(jìn)？結(jié)合大家猜想，給出火車轉(zhuǎn)彎實(shí)際軌道圖片并作力的示意圖?；疖囖D(zhuǎn)彎狀態(tài)分析一定要引導(dǎo)學(xué)生理解軌道平面水平，用合成方法找到牛頓第二定律表達(dá)式，求出轉(zhuǎn)彎臨界速度，并通過(guò)向心力的供需關(guān)系分析得出內(nèi)外軌擠壓情況。

3.汽車過(guò)橋問(wèn)題教學(xué)。

依次遞進(jìn)問(wèn)題：（1）水平路面行駛汽車豎直方向受力如何？（2）如果以相同速度過(guò)拱形橋，在橋的最高點(diǎn)，橋面受力與平路上相同嗎？引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出汽車過(guò)橋其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步確定向心力來(lái)源，并寫出其牛二律表達(dá)式，分析速度增大，汽車對(duì)橋面壓力的變化情況。學(xué)生通過(guò)討論，猜想過(guò)橋速度過(guò)大時(shí)會(huì)出現(xiàn)的情況，最后教師作出總結(jié)，明確臨界點(diǎn)。凹橋分析與拱橋類似，分析過(guò)程中一定要反復(fù)強(qiáng)調(diào)力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系解決問(wèn)題的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題思路。拱形橋內(nèi)容教學(xué)之后，可以引導(dǎo)學(xué)生一起體會(huì)課本28頁(yè)的思考與討論部分，介紹衛(wèi)星發(fā)射思想，為下一章的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

4.航天器的失重現(xiàn)象教學(xué)。

思考與討論的問(wèn)題情境其實(shí)早已實(shí)現(xiàn)，只不過(guò)是在航天器上，假設(shè)宇宙飛船在地球表面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其質(zhì)量，半徑，讓學(xué)生求解宇航員受到的支持力及飛船的速度，通過(guò)求解學(xué)生得出結(jié)果；此時(shí)給學(xué)生播放宇航員在太空的生活視頻，與計(jì)算結(jié)果一致，得出結(jié)論：在任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，又不受阻力的飛行器中，都是完全失重的環(huán)境，所有物體都處于完全失重狀態(tài)。

5.離心運(yùn)動(dòng)教學(xué)。

播放離心現(xiàn)象視頻，提問(wèn)學(xué)生：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？學(xué)生討論，總結(jié)離心現(xiàn)象。教師引導(dǎo)學(xué)生從向心力的供需關(guān)系理解離心實(shí)質(zhì)，并進(jìn)一步推廣出近心現(xiàn)象，為下一章的變軌等問(wèn)題做鋪墊。最后閱讀離心現(xiàn)象的應(yīng)用與危害，本節(jié)主要內(nèi)容結(jié)束。

6.課堂小結(jié)。

本節(jié)通過(guò)生活實(shí)例分析圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)得出用牛頓第二定律解決分析向心力的方法：（1）受力分析；（2）找圓心，定半徑；（3）確定向心力方向；（4）列方程。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)分析

整節(jié)課以分析運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、尋找向心力來(lái)源、確定力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系為主線，層層深入，知識(shí)比較連貫易懂。第一部分教學(xué)，軌道圖片展示和解讀有助于學(xué)生理解模型特點(diǎn)，只有充分把握了實(shí)例的特點(diǎn)，才能提取出物理模型。這部分學(xué)生自主討論得出火車轉(zhuǎn)彎時(shí)軌道設(shè)計(jì)思路，理論聯(lián)系實(shí)際使知識(shí)點(diǎn)易于理解，同時(shí)提高了學(xué)生分析問(wèn)題的能力；汽車過(guò)橋問(wèn)題講解過(guò)程中，通過(guò)知識(shí)不斷延伸，上升到衛(wèi)星發(fā)射的高度，開(kāi)闊了思路，也激發(fā)了興趣；航天器的失重現(xiàn)象限于當(dāng)前學(xué)生的知識(shí)內(nèi)容，較難理解，講解時(shí)要側(cè)重現(xiàn)象，原理不必講解過(guò)于深入，講解時(shí)適當(dāng)回顧前面學(xué)習(xí)的超失重現(xiàn)象，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到超失重不只發(fā)生在豎直方向運(yùn)動(dòng)的物體上，只要在豎直方向上有加速度，就會(huì)有失重，超重現(xiàn)象，而與速度方向無(wú)關(guān)；最后一部分離心近心現(xiàn)象要從向心力供需關(guān)系切入講解，并嘗試引導(dǎo)學(xué)生解釋生活現(xiàn)象，再討論，再升華，真正理解離心原理。

四、課后教學(xué)反思

一堂課的成功與否在于其能否抓住學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和需求，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、質(zhì)疑答疑、渴求知識(shí)的情感，突顯學(xué)生在課堂中主體性，有效幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這是從教學(xué)基本技能中提升的教學(xué)藝術(shù)。本堂課主要嘗試以研究和討論的方式來(lái)設(shè)計(jì)的，主要目的就是讓學(xué)生多參與，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)懷，真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，學(xué)生在研究和討論的過(guò)程中，必然要親自動(dòng)手，在動(dòng)手的過(guò)程中就要?jiǎng)幽X，從而鍛煉各方面的能力，學(xué)生一直都圍繞著老師在學(xué)習(xí)，達(dá)到了預(yù)期的效果，在后期的改進(jìn)中，我們可以更多的嘗試?yán)枚嗝襟w手段，進(jìn)一步提升學(xué)生在課堂中的互動(dòng)性。