《曲线运动》教学设计

《曲线运动》教学设计江苏省姜堰第二中学黄开智一、设计思想就《曲线运动》的知识点而言，实际上只有两个，一是曲线运动的速度方向，二是曲线运动的条件。如果说，教师通过简单的图片展示、理论推导后，就将以上两结论直接告知学生，相信学生也是比较容易接受的，剩下的时间就可以通过习题加以巩固。但如此，未免有过于注重物理学科知识，而忽略了物理学科思维、物理学科方法等核心素养的嫌疑。因此，解决该问题的关键在于施教的理念和方法上。本节课，教师通过大量的演示实验，并在问题的引导下，让学生通过观察实验现象，自主获取实验结论，进而又通过实验直接验证学生所得出的结论，完全遵循伽利略科学实验的探究方法，即发现问题──猜想──探究──验证──结论──交流，实际上也是学校提出的问题链·导学模式的具体化应用，发现问题——解决问题——感悟问题。在问题发现的环节上，通过开放性的实验，引导学生思考，发散学生思维；在问题解决的过程中，通过小组合作探究，交流讨论，体会知识获取的乐趣；在问题感悟时，学生自主小结，并将已学知识运用到指导实践生活当中来，体会STS的意义，提高科学素养。二、教材分析教学要求：知道曲线运动的概念，知道曲线运动中速度的方向且理解曲线运动是一种变速运动，知道物体做曲线运动的条件，并掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。本课是整章教学的基础，但不是重点内容，通过实验和讨论，让学生体会到曲线运动的物体的速度是时刻改变的，曲线运动是变速运动，速度的方向是曲线的切线方向。本节课知识内容主要有两点：1、曲线运动的速度方向如何；2、物体做曲线运动的条件。三、学情分析《必修1》，学生已经初步掌握几种运动，但都局限于直线运动，而曲线运动是最为常见的运动。其实在初中，学生已经学过什么是直线运动，什么是曲线运动，也知道曲线运动是常见的运动，但是不知道曲线运动的特点和原因。虽然学生在《必修1》学过速度的矢量性，但是在实际学习中常常忽略了速度的方向，也就是说学生对“曲线运动是变速运动”的掌握有困难。此外，在获取“曲线运动的速度方向为切线方向”和“合外力与速度不共线，物体做曲线运动”的结论时，虽较为简单，但实验验证过程却不容易。学生分组实验时，容易滚跑小钢珠，要求学生小心配合。几何作图可能难以下手，教师可以适当提示。学生主要的学习行为是观察、回答、实验。四、教学目标1、知识与技能：（1）知道曲线运动的速度方向并认识曲线运动是一种变速运动（2）理解物体做曲线运动的条件并掌握轨迹弯曲方向与受力方向的位置关系（3）会将曲线运动的相关知识应用到生产生活实践中去2、过程与方法（1）经历发现问题──猜想──探究──验证──结论──交流的探究过程（2）经历并体会研究问题要先从特殊到一般，由定性到定量的过程（3）尝试用数学几何原理在物理研究中应用3、情感态度与价值观（1）主动细心观察，注意关注身边的科学，积极参与学习活动（2）感受到科学研究问题源于生活实践，获得的结论服务于生活实践，体会学以致用的感受五、重点难点重点：让学生体验获得“曲线运动的速度方向是切线方向”的实验过程难点：如何让学生获得物体做曲线运动的条件六、教学策略与手段在教学活动上：体现学生的主体性，体现教师的指导性和服务性在教学方法上：以问题为抓手，做到问问相连，环环相扣，从问题的发现，到问题的解决，最后到问题的感悟，形成问题链导学；以小组合作形式为依托，小组讨论，合作研究，共同进步在教学程序上：基本上按照加涅信息加工模型。引起注意──告知学生学习目标──刺激回忆先决性的学习──呈现刺激材料──提供学习帮助──引出作业──提供作业──提供反馈──评价作业──促进保持和迁移，通过问题链把教、学、练、评有机整合在学习过程上：突出学生发现问题──猜想──探究──验证──结论──应用在认知过程上：突出人类的学习规律和认知规律，即由特殊到一般，由简单到复杂在教学理念上：突出科学的研究源于生活实践，服务于生活实践，认识到“下结论必须要有科学依据”七、课前准备学生无需预习课本，否则像已知谜底的猜谜活动那样，那些探究的活动和问答没有意义。要做好教学用具准备工作，具体教学器材有：遥控飞机模型；飞镖及飞镖靶；过山车轨道模型；砂轮；薄膜手套、小钢珠、红色印泥、白纸，弧形护栏（塑料+铁皮），斜面，条形磁铁，调试多媒体设备。八、教学过程曲线运动师：同学们，上午好！从今天开始，我们进入《必修2》的学习。大家请看这几种运动：一是小球沿着过山车轨道模型的运动；二是直升机模型机翼及机身的运动。（投影停留在第1页：标题）【问题提出环节】问题一：请同学们观察，这些运动，有什么共同点？生：物体都在做曲线运动师：从轨迹上来看，这些运动和我们之前学习的直线运动有很大的不同，并且曲线运动在实际生活中无处不在（播放投影第2页：曲线运动图片），因此我们有必要对这种运动进行一番研究。我们把轨迹是曲线的运动，称之为曲线运动。（播放投影第3页：曲线运动的定义）问题二：那么同学们觉得，曲线运动的哪些方面值得我们研究？（开放性问题）生：物体的位移、速度、加速度、轨迹，物体为什么做曲线运动等师：很好。（教师对学生提出的问题，逐一板书，并最后进行逐一评价）同学们刚才提到的这些方面确实都值得研究，我们不妨先从最基础的开始，本节课我们要解决的主要问题有两个：一是曲线运动的速度方向如何，二是物体做曲线运动的条件。其他的，我们会在稍后的几节课中慢慢学习。（播放投影第3页：本节课的学习内容）问题三：那大家觉得曲线运动的速度具有什么特点呢？带着这样的问题，我们再来看几个实验：一是水滴从旋转的羽伞上飞出；二是切割机切割钢铁产生的火花。（请同学们思考一下，教师适当提示学生）（播放投影第4页：雨伞+砂轮）师：大家观察到的雨滴是如何运动的？飞溅出来的火花是怎样运动的？生：雨滴从雨伞的边沿飞出来，火花从砂轮边沿飞溅出来师：说明了什么？生：都是从切线方向出来的。沿着圆周的切线方向，沿着轨迹的切线方向；做曲线运动的物体的速度方向为轨迹的切线方向师：很好，说明大家观察还是很仔细的。刚才的几个运动有个共同点，就是物体都在做圆周运动，有特殊的嫌疑，是不是一般的曲线运动其速度方向也是沿切线方向的呢？为此，我们就通过实验来进一步验证这个观点。（播放投影第5页：探究活动（1））（回到导学案：活动探究（1））【问题解决环节】探究活动（1）：曲线运动的速度方向实验器材：小铁球，斜面体，红色印泥，可弯曲式护栏（铁皮护栏+塑料护栏），白纸，薄膜手套实验目的：验证曲线运动的速度沿着轨迹的切线方向实验过程：将涂有黑色墨水的小铁球从斜面体上自由释放，让其沿着护栏做曲线运动，小球从A点离开护栏后，观察小球离开护栏后的轨迹特点；将铁皮护栏沿着之前的轨迹后撤至B处，同时，撤去塑料护栏（其作用是保证小球做曲线运动的一致性），重复小球的曲线运动；重复上述步骤，观察小球在C点离开护栏的轨迹特点。实验现象：通过三次实验，发现小铁球在白纸上A、B、C三点的速度方向，均为轨迹在该点的切线方向（教师指导学生操作实验，并观察实验现象）（切换为实物投影，展示学生的实验成果，并激发学生得出实验结论）实验结论：曲线运动的物体，其速度方向，为轨迹的切线方向（切回课件投影模式，进入投影第6页：实验结论+图片）【问题感悟环节】师：通过我们大费周折的实验，得出了一个常识的结论，其实我们可以通过简单的逻辑推理，便可以得出该结论。如图，质点沿曲线从A运动到B，过A、B两点作直线，这条直线叫做曲线的割线。从A到B就是质点位移的方向，也是它从A至B的平均速度方向。设想A点逐渐向B点移动，这条割线的位置就不断变化，当A点非常接近B点时，这条割线就将与过B点的切线重合，因此，质点在B点瞬时速度方向就是曲线在B点的切线方向。（播放投影第7页：A→B逼近图）【课堂练习环节】（及时反馈、巩固、评价、迁移）画出如题所示轨迹上的A、B、C三点的速度方向（播放投影第8页：例题，要求学生到电子白板来完成）【问题提出环节】问题四：老师手上有一个乒乓球，当给乒乓球一个初速度，让其在光滑的水平面上运动，则乒乓球做什么运动？生：匀速直线运动师：如果在乒乓球的正后方吹气呢？生：直线加速师：正前方吹起呢？生：直线减速师：如何吹，才能让其做曲线运动？生：侧着吹师：说明了什么？生：力的方向与速度方向不共线，质点做曲线运动。【问题解决环节】探究活动（2）：曲线运动的条件（成因）？（播放投影第9页：探究活动2）实验器材：条形磁铁，小铁球，斜面体，白纸实验目的：探究物体做曲线运动的条件实验过程：在较为光滑的水平面上，在具有某一初速度的小球附近放一条形磁铁，观察小球的运动轨迹实验现象：磁铁放置的方位不放正前方正后方左侧右侧小铁球的运动形式实验结论：当物体所受合外力与物体的运动方向不共线时，物体做曲线运动（引导学生得出结论）【问题感悟环节】探究活动（3）：活动要求：请画出飞镖以及月球的在A、B、C三点受力情况与速度情况，并观察分析轨迹、受力、速度三者的位置关系．（播放投影第10页：探究活动3）师：通过对上述两个做曲线运动物体的受力、速度方向、轨迹等分析，同学们有没有发现什么规律？生：轨迹被夹在速度的方向与受力的方向，且合力指向轨迹的凹侧（引导学生得出结论）师：很好，以上两种运动形式，我们将在后续的学习中，会陆续进行更为深入的研究。本节ABCABC课，我们学习、研究了：曲线运动的概念，曲线运动的速度特点，物体做曲线运动的条件。请大家看到导学案的第3点：曲线运动的特征小结，花两分钟时间，独立完成。（播放投影第11页：曲线运动特征小结）九、作业设计1、巩固曲线运动的基本概念，认识曲线运动的本质2、加强理解曲线运动的条件3、掌握轨迹与受力的位置关系4、观察自行车的挡泥板的设计，做比较分析，推测设计师的设计理念十、知识结构或板书设计曲线运动1、曲线运动：物体运动的轨迹为曲线的运动2、曲线运动的特点：（是变速运动）A、速度大小可以变化也可以不变B、速度方向为切线方向，时刻在变化3、做曲线运动的条件：物体受到的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上