基于教學邏輯視角的高中物理教學設計

劉春雷

【教學目標】

1.了解曲線運動的概念，知道曲線運動的條件，理解曲線運動是一種變速運動；

2.體會曲線運動與直線運動的關系，并通過探究讓學生學會歸納和總結實驗結論；

3.經歷科學實驗探究過程，并能夠做到學以致用。

【教材分析】

“曲線運動”選自人教版高中物理教材必修2第1節(jié)的內容，課程涉及兩個知識點：曲線運動的速度方向和物體做曲線運動的條件。

【學情分析】

教學邏輯視角下的教學設計，旨在確保教學內容的連貫性和有效性。對于高中物理教學，特別是“曲線運動”這1節(jié)，如何將抽象的物理概念生動地呈現(xiàn)給學生，并引導他們理解、掌握和應用，是教學設計中的關鍵。本教學設計以人教版高中物理教材為基礎，結合探究、講授、小組討論和練習等多種教學方法，旨在提高學生的學習效果。

高一學生和初中學生相比學習能力較強，而且能夠自主學習，學習習慣較好，但容易受教師的教學思想與方式的約束。面對這種情況，在教學中，高中物理教師需要注重培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，以期能夠提高學生的物理綜合能力。

【教學方法】

根據(jù)教學目標和教學內容選擇合適的教學方法，如可以采用講授法、討論法、實驗法等相結合的方式進行教學。通過講授法傳授基礎知識，通過討論法引導學生深入思考，通過實驗法培養(yǎng)學生的實踐能力和科學探究精神。

【教具準備】

多媒體設備、紙杯、皮筋、鏈球、鋼球、木球、磁鐵等。

【教學過程】

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生興趣——提出曲線運動的概念

師：同學們，這節(jié)課老師給大家?guī)砹艘粋€我在課前自制好的“滑翔機”，還沒有開始試行，想讓大家?guī)臀覚z測一下這個東西還有哪里需要改進。老師先給大家介紹下我這個滑翔機用到的器材：2個杯子、5根橡皮筋、寬一點的透明膠帶。先將兩個紙杯的底端粘起來，然后將連成環(huán)狀的皮筋繞在杯子的中間，適當拉緊，左手按著皮筋一端，右手拉著皮筋另外一邊，松開左手，杯子就會被彈出。大家能看出來杯子是怎么運動的嗎？

生：杯子會向前旋轉運動。

師：大家說得沒錯，接下來我們再來看兩段視頻（欣賞香蕉球、鏈球的運動）。今天我們就來一起探究一下物體的曲線運動。

（設計意圖：調動學生探究曲線運動的積極性，發(fā)現(xiàn)生活中的物理學，并為接下來學習運動方向做鋪墊。）

環(huán)節(jié)二：創(chuàng)新教學設計，探究科學實驗——確定速度方向

1.播放鏈球運動

師：我們先來看一下曲線運動的速度方向。當運動員拿著一個鏈球拋出時，鏈球在手的牽引下可以做曲線運動，他一旦松手，鏈球會怎么樣？

生：會出現(xiàn)鏈球飛出去的情況。

師：請每組同學拿出你們手中的鏈球，模擬和觀察一下不同時刻鏈球飛出的方向，哪一組學生可以說一下你們觀察到的實驗現(xiàn)象？

生：鏈球會沿著甩出去的切線方向運動。

師：還有不同的答案嗎？

生：選擇松手之后，可以看到鏈球是從松手位置飛出去的。

師：這個就說明進行曲線運動的物體在不同時刻它的運動方向是不相同的。

鏈球運動的軌跡是一個圓形，而我們歸納出它的運動方向是沿切線方向進行的，那對于普通的曲線是否也是如此呢？讓我們進行另一個實驗。

2.播放鋼球離開軌道的視頻，觀察其速度方向

首先，我們搭建一個簡單的實驗臺。在一張平整的桌子上鋪上一層白色的紙張，作為實驗的記錄紙。接著，我們選取一些較小的弧線，并輕輕地將它們放置在白紙上，形成一個連續(xù)的彎曲曲線，這個曲線將模擬鋼球在滾動過程中可能經過的路徑。接下來，我們將一個帶有紅印泥漿的鋼球放置在曲線的一端（我們稱其為C端）。然后，輕輕釋放鋼球，讓它沿著曲線滾動。當鋼球滾到曲線的某個點（我們稱其為B點）時，它會在白紙上留下一個紅印，這個紅印將記錄鋼球在B點時的位置。為了更準確地記錄鋼球在B點時的移動方向，我們取下一段導軌，并將其放置在B點處。然后，再次將帶有紅印泥漿的鋼球從這段導軌上滾動并在白紙上留下另一條軌跡。這條軌跡將表示鋼球在B點時的運動方向。大家想一想：白色的紙張上的印記和軌跡是怎樣的？

生：紅印僅與軌跡相交，而并不完全覆蓋軌跡。這表明紅印所在的那條線即是鋼球在B點時的速度方向，也就是鋼球在該點的切線方向。在沒有軌道限制的情況下，鋼球的運動方向是沿著它所在位置的切線方向進行的。因此，可以得出結論，在任意一點上鋼球的運動方向總是與該點所在的曲線切線方向一致。

師：除了實驗方法外，還有什么方法可以確定物體在某一時刻的速度方向？在初中數(shù)學里，我們已經知道了圓的切線，對于其他曲線來說，切線指的是什么？

生：我們過曲線的AB兩點作直線，這條直線就叫曲線的割線。假設B點逐漸向A點移動，當B點接近A點時，這條割線就叫曲線在A點的切線。

師：上面實驗幫助我們總結出了做曲線運動的物體在任意一點的速度方向，那么在運動過程中，曲線運動的速度和直線運動的速度有什么不一樣？

生：在運動的過程中，直線運動的速度方向沒有變化，而曲線運動的速度方向一直在變。

師：很好，這個過程其實大家可以按照一個流程來理解：

速度是矢量→速度方向變化→速度矢量就發(fā)生了變化→具有加速度→曲線運動是變速運動。

讓我們再來看一個實驗！

3.借助飛鏢做實驗，體會曲線運動的速度方向

師：某物理興趣小組為了研究曲線運動的速度方向做了一個課外實驗——飛鏢的運動軌跡。

生：飛鏢在不同的位置的運動方向是不同的。

師：前面這幾個實驗說明曲線運動中物體的速度方向是時刻改變的。所以我們研究曲線運動的速度方向就是研究物體在某一時刻或者某一位置時的速度方向。

環(huán)節(jié)三：創(chuàng)新實驗，引領科學思維——曲線運動的條件

師：為什么有些物體做直線運動，有些物體做曲線運動呢？請大家用力的作用來分析一下。

生（實驗）：以水平桌面上運動的鋼球為例，它做的是直線運動，受重力和摩擦力的影響速度逐漸減小，我們發(fā)現(xiàn)物體所受摩擦力的方向和運動方向相反。

師：如果在鋼球運動路線旁放一塊磁鐵，小鋼球將做什么運動，此時鋼球所受的力是什么力？若鋼球運動到A點時，拿走磁鐵，鋼球將會做什么運動？

生：當物體在一個平滑的平面上作直線運動時，物體會受到垂直的向下的重力，會受到豎直向上力的支撐，也會有一個與物體移動方向相反的滑動摩擦力，還有一個磁力的吸引。

生：若鋼球運動到A點時，此時我們拿走磁鐵，由于水平面是光滑的，所以鋼球在水平方向上不受力，大家根據(jù)牛頓第一定律可知，鋼球將做直線運動。

師：如果把鋼球改為同等大小的木球呢？

生：木球此時會做直線運動，速度在不斷減小。

師：木球還受磁鐵的吸引力嗎？

生：不受。

師：因此，我們可以得出什么結論？

生：如果加在一個物體上的合力與其速率不同，那么這個物體就會做曲線運動。

環(huán)節(jié)四：課堂鞏固與拓展

下面我們來看兩道題。

1．關于做曲線運動的物體的速度和加速度，下列說法正確的是（? ）

A．速度方向改變，加速度方向不斷改變

B．速度方向改變，加速度一定不為零

C．加速度越大，速度大小改變越快

D．加速度越大，速度改變越快

2．彎道上賽車后輪突然脫離，其運動情況，以下說法正確的是（? ）

A．仍然沿著汽車行駛的彎道運動

B．沿著與彎道垂直的方向飛出

C．沿脫離輪子方向做直線運動

D．上述情況均可

參考答案：

1．BD 2．C

【小組合作討論】

活動1：分析雨滴做曲線運動的原因。

活動2：騎電動車或自行車通過彎道時，側著身騎是什么原因？

活動3：踢出去的足球在空中做曲線運動，說明什么？

【教學反思】

傳統(tǒng)的教學方法是：在課程最開始，教師會給學生展示幾組圖片，如花樣溜冰、火車在彎道上的運動、風扇的轉動等，通過讓學生尋找共性，從而提出曲線運動的概念。這樣的教學方法不僅單一，而且也難以調動學生學習物理的積極性。有的教師也會設置滾鐵環(huán)的小游戲，由于運動過程中鐵環(huán)的速度很快，觀察時，學生關注的焦點一般會集中在滾了幾圈，很少有學生會關注鐵環(huán)滾動過程中美麗的曲線軌跡圖，因此，本節(jié)課我開始引入了自制“滑翔機”實驗，以極大地調動學生的聽課興趣。傳統(tǒng)的教學先是通過對照課本描述現(xiàn)象，并直接給學生說結論，本節(jié)課主要是先提出問題，然后讓學生思考、討論，以學生為中心，注重師生之間的互動，這也符合新課標的教學思想和要求。

（作者單位：浙江省嚴州中學梅城校區(qū)）

編輯：李琴芳