曲线运动教材分析及教法建议.ppt

曲线运动教材分析及教法建议,三门中学 何赛君 2007.3.14于天台中学,一.课程标准内容 二.新旧教材章节结构比较 三.教材变化的意图分析 四.第六章课时分配建议(共11课时) 五.教材分析及教法建议,一.课程标准内容,1.会用运动合成与分解的方法分析抛体运动 2.会描述匀速圆周运动.知道向心加速度 3.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力.分析生活和生产中的离心现象 4.关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系,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 生活中的向心力,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,二.新旧教材章节结构比较,1.章节编排顺序基本不变.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 2.原第三节平抛物体的运动改成了探究平抛物体运动的规律和抛体运动的规律二节；两节课文分别从实验和理论两个方面探究平抛运动的规律。 3.原第四节匀速圆周运动改成第5节的圆周运动； 4.原第五节向心力 向心加速度改成了第6节的向心加速度和第7节的向心力； 5.原第六节匀速圆周运动的实例分析和第七节的离心现象及其应用改成了第8节的生活中的圆周运动。 6. 关于平抛运动的学生实验，原教材基本上属于测定性实验，测定平抛运动的初速度；新教材把该实验改为探究性实验，,三.教材变化的意图分析,1.原第三节平抛物体的运动改变为探究平抛物体运动的规律和抛体运动的规律二节- *较注重体现抛体运动的普遍规律，而不仅仅是具体的平抛运动的解题方法。 *较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。 *拓展到斜抛运动。,三.教材变化的意图分析,2.原第四节匀速圆周运动改成第5节的圆周运动- *明确引入了平均和瞬时线速度和角速度的概念，线速度与角速度的关系也不象以往那样仅限于匀速圆周运动。 *“转速”也是归类于研究一般的圆周运动的概念，只有“周期”这概念才在匀速圆周运动中提出的，比较严谨，规范。,*关于匀速圆周运动，原教材是先学习向心力，再学习向心加速度；新教材是先学习向心加速度，再学习向心力。更符合学生的认知规律,三.教材变化的意图分析,3.原第五节向心力 向心加速度改变为第6节的向心加速度和第7节的向心力- *构建向心加速度合理的知识结构，充分体现“物体速度变化的快慢”这一本质含义； *努力突破用极限思想推导向心加速度的困难；教材采用了“抓住要害，放慢过程，降低级阶，化解难点”的策略； *加强了向心力概念的教学，用牛顿第二定律引出向心力的概念就顺理成章了。,三.教材变化的意图分析,4.原第六节匀速圆周运动的实例分析和第七节的离心现象及其应用改成了第8节的生活中的圆周运动- *原2课时，时间很浪费，现增加了“航天器中的失重现象”，才1课时； *原来的标题不严谨，拱桥问题是非匀速圆周运动的实例，现在写成“生活中的圆周运动”更合理； *章节在此有所压缩，保证总章节变化不大。,三.教材变化的意图分析,5. 关于平抛运动的学生实验，原教材基本上属于测定性实验，测定平抛运动的初速度；新教材把该实验改为探究性实验， 原教材由理论探究平抛运动的规律，用实验验证 平抛运动实验为验证性实验学生比较容易接受 现课程由实验探究平抛运动的规律，用理论证明 平抛运动实验为探究性实验提高了实验探究能力，但要求比较高,四.第六章课时分配建议(共11课时),五.教材分析及教法建议,1.曲线运动 2.运动的合成与分解 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,第一节曲线运动,曲线运动是整章教学的知识基础.通过实验讨论和体验,让学生体会到做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;速度的方向沿轨迹的切线方向;理解物体做曲线运动的条件,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。,第一节曲线运动-突破对曲线运动速度方向的教学,新课程的教学过程：,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。,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：渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。,改进的教学过程： 重视对学习过程的设计,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：渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。,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。,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：渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。,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：“做一做”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。,第二节 运动的合成和分解,运动的合成和分解是方法基础,本节通过蜡块运动的实验提出运动合成的思想.教材采用物理学中规范的方法,强调坐标 轨迹的概念,并以此为基础解决位移 速度等问题,进一步揭示了矢量的合成与分解所遵循的平行四边形定则,第二节 运动的合成和分解：重在掌握分析思路,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 = vxt y = vyt,蜡块运动轨迹：,蜡块的速度：,蜡块的位移：,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。,独立,独立,第二节 运动的合成和分解：重在掌握分析思路,把上述道理用来分析平抛运动,0,v0,vx = v0,x = v0 t,vy = gt,0,g,平行四边形定则,可 求 轨 迹,第二节.运动的合成和分解：重在掌握分析思路,强调解决问题的方法，而不是具体运动规律的结论。,两个方向上的受力,两个方向的初速度,第二节.运动的合成和分解：重在掌握分析思路,用旁批小结（p42）。,在第四章牛顿运动定律的学习中我们已经体会到，已知物体受力情况而想知道它的运动情况时，要先对物体所受的力进行分析，然后应用牛顿定律得到物体的加速度，进而根据运动学的规律得到物体的位置与时间的关系。 在研究抛体运动时，我们的思路完全相同。不同的是，抛体的运动发生在平面内，需要在 x、y 两个方向上分别做出受力分析、在两个方向上分别应用牛顿定律和运动学的规律，然后再根据要求做综合处理。,第三节 探究平抛运动的规律,在第二节的基础上,给出了平抛运动的概念,提出了要探究的问题:探究平抛运动的规律.探究的过程既有实验现象的观察,又有分析 推理的过程.还将实验现象与分析 推理相结合.探究出平抛运动在竖直方向和水平方向的运动规律.实验的手段既有传统的仪器演示,又有自制仪器或组装仪器进行的实验,教科书中还介绍了使用数码相机或数码摄象机探究,既有演示又有学生实验,体现了手脑并用 实践与理论相结合的探究问题的一般思路,第三节.探究平抛运动的规律 -改验证性实验为探究性实验 某节探究平抛运动规律的实验探究观摩课片断：,把两个小球同时从两个圆弧槽上相同高度滚下，同时从圆弧下端水平离开圆弧，一个作平抛运动，另一个在它的正下方水平轨道上作匀速直线运动。发现两球恰好在水平轨道上相碰。,由以上探究可知：平抛运动在水平方向上是匀速运动。,事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？,这是验证性实验。,一个平抛运动规律的实验探究方案：,问题：相同高度平抛的物体，速度越大其水平位移越大，为什么？,猜想：速度大，物体在空中运动的时间越长，所以运动得越远。,推想：如果较小的速度值为零，平抛和自由落体物体将同时落地。,探究水平方向运动规律：先设法描绘出某一平抛运动的轨迹。,数据处理：根据竖直方向自由落体运动的规律，由运动轨迹分析平抛运动水平方向上的运动特征。,实验：从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，发现同时落地,验证：果真同时落地。说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,新教材大体按照上述思路进行设计。对学生思维的要求较高。,第四节 抛体运动的规律,抛体运动的规律的重点是运动的合成与分解的方法在其中的应用.从斜抛的物体在水平方向的受力和竖直方向的受力入手,从这两个方向上的受力分析找出物体在这两个方向上的运动规律,包括它的坐标随时间变化的规律,进而解决问题,重在基本方法.,第五节 圆周运动,主要引入描述匀速圆周运动快慢的几个物理量(线速度 角速度 周期)、线速度与 角速度的关系。将直线运动定义速度的方式过度到圆周运动中定义线速度,第六节向心加速度,教材从一般性的结论入手，利用矢量运算，在普遍情况下得出做匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心的结论，然后得出物体受力的方向也指向圆心的普遍结论，引导学生探究向心加速度大小的表达式,第七节 向心力,在加速度大小的表达式的基础上，利用牛顿第二定律，得出做匀速圆周运动的物体受到的合外力方向和大小，即向心力的方向和大小，这个结论具有普遍性。,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、都有关系,“可以证明”，向心力的大小等于fmr2,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、 大，则f 大）,实验装置比较复杂，难以作为学生实验； 力的大小的呈现比较间接，不易形成直观认识。,学生没有经历这个过程,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。,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,还可以把v2变为和v1的方向相反来分析,还可以用平抛运动来具体分析,返回原页,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,通过五个步骤说明t很小时匀速圆周运动的v指向圆心，引入向心加速度,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,把对v方向的分析分为五步骤，减小台阶，降低坡度,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v。,4. v/t 是质点由a到b的平均加速度， v 的方向就是加速度的方向。,5. 当t 很小很小时，ab非常接近，等腰三角形的底角接近直角，v 的方向跟va（或vb）的方向垂直。即指向圆心。,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标题，进一步明确“速度变化量”概念,通过五个步骤说明t很小时匀速圆周运动的v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,向心加速度难点在于v，正确认识圆周运动的v至此已经有了相当基础，这里又作了进一步强化,把对v方向的分析分为五步骤，减小台阶，降低坡度,v 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,至此，学生获得的是完整的向心加速度概念,装置简单,能当学生实验； 也是一个应用知识的实例,新教科书（人教版）：,用一定的篇幅，设立小标