新课程培训《曲线运动》和《万有引力与航天》教材分析与教学反思

新课程培训《曲线运动》和《万有引力与航天》教材分析与教学反思嘉善高级中学董林峰2009年2月24日一、第五章曲线运动1.新、旧教材章节结构对比老教材(原）新课程第一届教材（过渡）现在的教材（新）●教材在章节的放置顺序上有改动原过渡新第五章机械能及其守恒定律第六章曲线运动第七章万有引力与航天第五章曲线运动第六章万有引力与航天第七章机械能及其守恒定律第五章曲线运动第六章万有引力定律第七章机械能第五章曲线运动1曲线运动2质点在平面内的运动3抛体运动的规律4实验：研究平抛运动5圆周运动6向心加速度7向心力8生活中的圆周运动第六章曲线运动1曲线运动2运动的合成和分解3探究平抛运动的规律4抛体运动的规律5圆周运动6向心加速度7向心力8生活中的圆周运动第五章曲线运动一、曲线运动二、运动的合成和分解三、平抛物体的运动四、匀速圆周运动五、向心力向心加速度六、匀速圆周运动的实例分析七、离心现象及其应用实验：研究平抛物体的运动新原●新教材大体继承了原教材“曲线运动→运动的合成和分解→平抛运动→匀速圆周运动”的知识线索，但编写时，教材更注重分析思路和方法的渗透，而且在行文线索上也作了一些调整（具体见后面分析）。过渡2.对具体教材的分析改变：在曲线运动速度的方向教学上，更重视对学习过程的设计△传统的教学过程：列举旋转砂轮上的火星、旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例一、第五章曲线运动第一节曲线运动2.对具体教材的分析改变：在曲线运动速度的方向教学上，更重视对学习过程的设计△传统的教学过程：列举旋转砂轮上的火星、旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例得出结论：做曲线运动的质点经过某位置的速度方向，在曲线过这点的切线方向上。讲解有关例题，布置有关习题。一、第五章曲线运动第一节曲线运动△改进的教学过程：观察砂轮上的火星、链球运动员投掷链球的照片。提出问题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？△改进的教学过程：观察砂轮上的火星、链球运动员投掷链球的照片。提出问题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实验：通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动，说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切。AB水平桌面上有一曲线轨道，它是由几段稍短的轨道组合而成的。钢珠由轨道的一端滚入，在轨道的束缚下按轨道的形状做曲线运动。在轨道的出口A处放一张白纸，蘸有墨水的钢珠离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹，它记录了钢珠在A点的运动方向。取去一段短轨道，钢珠的轨道出口改在图中B处，在B处放一张白纸，记录钢珠在轨道B点的运动方向。还可以继续取其它位置作为轨道出口进行相同的实验。分析钢珠运动轨迹跟曲线的关系。△改进的教学过程：观察砂轮上的火星、链球运动员投掷链球的照片。提出问题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实验：通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动，说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切。简单的理论分析：由平均速度过渡到瞬时速度。渗透极限的思想。AB△改进的教学过程：观察砂轮上的火星、链球运动员投掷链球的照片。提出问题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？实验：通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动，说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切。简单的理论分析：由平均速度过渡到瞬时速度。渗透极限的思想。得出结论：做曲线运动的质点经过某位置的速度方向，在曲线过这点的切线方向上。体验：做一个显示抛体运动速度方向的“飞镖”。(1)观察在空中速度方向的变化；(2)观察飞镖插入泥土时的入射角。《学科教学指导意见》教学要求：不要求会画速度变化量矢量图反思：本意想降低难度，但后面教学中有向心加速度的理论推导，故建议分层次补充教学。2.对具体教材的分析一、第五章曲线运动第二节质点在平面中的运动改变：①原来教科书的标题是“运动的合成与分解”，现改为“质点在平面中的运动”一个从研究的方法命名，一个从研究的对象命名，这样命名使前后更具有连贯性。所蕴含的内容是，我们关注的问题是质点在平面内的曲线运动问题。（而后面所讨论的抛体运动和圆周运动它的两个特例）红蜡块合运动是怎样的？—不是凭观察能解决的●蜡块的位置：x=vxty=vyt●蜡块运动轨迹：xkxvvyxyOP22yxvvv●蜡块的速度：●蜡块的位移：22yxOP22yxvvtyxvv＝tan在分析中渗透：两个分运动分别独立；同一时间或时刻，合、分运动遵从平行四边形定则。一、第五章曲线运动改变：②教材更注重教学思路和教学的严谨性△传统的教学：蜡块实验中肉眼直接看出蜡块沿直线运动，再引出了分运动、合运动、运动的合成和分解等概念和方法。△改进的教学：《学科教学指导意见》教学要求：本节不要求计算运动合成与分解的问题反思：①不涉及船速小于水速时渡船的最小位移问题②不涉及物系相关速度问题③不涉及利用余弦定理求解④教材中没有提出运动的合成和分解的方法和概念，实际分析过程中已隐含，可提出。竞赛：①运动合成法②物系相关速度问题ⅰ.刚性杆、绳上各点在同一时刻具有相同的沿杆、绳的分速度。ⅱ.接触物系在接触面法线方向的分速度相同，切向分速度在无相对滑动时也相同。ⅲ.线状交叉物系交叉点的速度是相交物系双方沿双方切向运动分速度的矢量和。vvv绝对相对牵连先提出抛体运动，后提出平抛运动，这样区别了两个概念不是并列的，平抛运动只是抛体运动的一个特例。在教学时，建立抛体运动概念后，平抛运动的概念就不需要从大量例子中归纳、抽象，只需要说明平抛运动的特点即可。②与过渡教材相比，顺序和第四节对调。2.对具体教材的分析一、第五章曲线运动第三节抛体运动的规律改变：①把原来“平抛物体的运动”拓展为“抛体运动”。题目改变后，使运动形式更具普遍性。③教注重跟数学学科的横向联系，把数学中的学习内容及其术语跟物理学融合起来如：书本例1，求运动轨迹《学科教学指导意见》教学要求：①不要求推导合运动的轨迹方程，不要求计算有关平抛运动的相遇问题。②不要求定量计算有关斜抛运动的问题。反思：①斜抛运动只作定性分析。但由于作业本上的要求，可讨论一下起末点在同一水平面上的斜抛运动的最远射程问题。②“说一说”栏目可不作要求《学科教学指导意见》教学要求：①不要求推导合运动的轨迹方程，不要求计算有关平抛运动的相遇问题。②不要求定量计算有关斜抛运动的问题。反思：①由于作业本上的要求，可讨论一下起末点在同一水平面上的斜抛运动的最远射程问题。②“说一说”栏目可不作要求竞赛：①抛体运动的分析方法、方程等方面要求较高。②可对“说一说”栏目深入分析。2.对具体教材的分析一、第五章曲线运动第四节实验：研究平抛运动改变：①标题经过了三次改变“研究物体的平抛运动”→“实验：探究平抛运动的规律”→“实验：研究平抛运动”，实质是“探究”和“验证”的不同设计思路。ⅱ、由实验探究平抛运动的规律，用理论证明ⅰ、由理论探究平抛运动的规律，用实验验证——平抛运动实验为探究性实验——平抛运动实验为验证性实验方案①的优点：学生比较容易接受方案②的优点：提高了实验探究能力，但要求比较高改变：②提供了多种实验方法，拓展了学生的实验思路《学科教学指导意见》教学要求：不要求进行实验误差分析反思：一般是采用书本第一个参考案例，有条件的话可以结合第三个参考案例。第二个参考案例缺点比较明显：水柱先粗后细。若喷口直径过小，受空气阻力影响比较明显。注：2009年浙江省考试说明中（十五个实验）没有包括这个实验2.对具体教材的分析第五节圆周运动一、第五章曲线运动改变：①“匀速圆周运动”拓展为“圆周运动”②建立在匀速圆周运动前提之下的：ttlvtsvt现改为：《学科教学指导意见》教学要求：不要求掌握变速圆周运动中线速度和角速度的关系。竞赛：补充引入角位移、角加速度等概念。要区分匀速圆周运动的物体是质点运动模型，还是刚体转动模型。刚体的平动和定轴转动是作要求的，同时结合角动量定理、角动量守恒等知识，在利用角动量定理是，竞赛考纲不要求引入转动惯量。例如：第25届复赛第3题，许多学生建模时，把足球看成球壳模型，引入转动惯量，与标准答案的质点模型相左，导致错误，非常可惜。反思：主要讨论匀速圆周运动，不用对变速圆周运动的线速度和角速度进行分析。2.对具体教材的分析一、第五章曲线运动第六节向心加速度第七节向心力改变：①原第五节《向心力向心加速度》改成《向心加速度》、《向心力》两节向心加速度在前，使知识结构更加合理，既充分体现了”物体速度变化快慢“这一本质含意，又使向心力概念的引出变的顺理成章。教材把它分成两节内容，放缓了过程，分解了难度。同时再次强调了极限思维。传统教学：分析做匀速圆周运动的物体受到向心力作用实验得出：向心力的大小跟m、r、ω都有关系传统教学：分析做匀速圆周运动的物体受到向心力作用实验得出：向心力的大小跟m、r、ω都有关系“可以证明”，向心力的大小等于F＝mrω2从力要产生加速度导出向心加速度意义和公式阅读材料：向心加速度公式的推导做一做：感受向心力（m、r、ω大，则F大）实验装置比较复杂，难以作为学生实验；学生只有动力学的向心加速度概念，对“加速度”运动学含义没有认识。推导的基础不牢，作为阅读材料，难以落实起到一定的弥补作用。过渡教科书（人教版）：明确“速度变化量”概念向心加速度难点在于Δv返回原页过渡教科书（人教版）：通过五个步骤说明Δt很小时匀速圆周运动的Δv指向圆心，引入向心加速度向心加速度难点在于Δv明确“速度变化量”概念1.分别作出质点在A、B两点的速度矢量（长度一样）。2.将vA的起点移到B，并保持vA的长度和方向不变。3.以vA的箭头端为起点，vB的箭头端为终点作矢量Δv。4.Δv/Δt是质点由A到B的平均加速度，Δv的方向就是加速度的方向。5.当Δt很小很小时，AB非常接近，等腰三角形的底角接近直角，Δv的方向跟vA（或vB）的方向垂直。即指向圆心。过渡教科书（人教版）：通过五个步骤说明Δt很小时匀速圆周运动的Δv指向圆心，引入向心加速度给出向心加速度公式，在“做一做”中让学生尝试自己进行推导通过实例引入向心力概念，通过牛顿第二定律推导向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式Δv问题解决了，推导只是数学问题，放在“做一做”中，兼顾学生的差异性·装置简单,能当学生实验；·也是一个应用知识的实例向心加速度难点在于Δv明确“速度变化量”概念