高中物理-曲线运动教学设计学情分析教材分析课后反思

第页《曲线运动》教学设计一、设计思想在旧教材中，《曲线运动》关于曲线运动的速度方向的教学，通常通过演示圆周运动的小球离心现象，演示砂轮火星痕迹实验，采取告知的方式，让学生知道曲线运动的速度方向为该位置的切线方向，由于轨迹是瞬间性，实验有效性差。在新教材中，通过曲线轨道实验演示曲线运动的方向，再告知速度方向是曲线的切线方向，与旧教材相比，能获得具体的轨迹和末速度的“方向”，但是无法证明速度方向是切线方向。本节课通过塑料弯管，让学生通过探究过程获得曲线运动的速度方向，并自己获得如何画曲线运动的速度方向的方法，强调科学探究的过程。二、教材分析1.教学基本要求：知道什么叫曲线运动，知道曲线运动中速度的方向，能在轨迹图中画出速度的（大致）方向，知道曲线运动是一种变速运动，知道物体做曲线运动的条件。2.发展要求：掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。3.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。4.模块的知识内容有三点：⑴什么是曲线运动（章引）；⑵曲线运动是变速运动；⑶物体做曲线运动的条件。三、学情分析在初中，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。由于初中的速度概念的影响，虽然学生在第一模块学过速度的矢量性，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。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）知道什么叫曲线运动；（2）知道曲线运动中速度的方向；（3）能在轨迹图中画出速度的大致方向，能在圆周运动轨迹中规范地画出速度方向；（4）知道曲线运动是一种变速运动；（5）知道物体做曲线运动的条件；（6）会判断轨迹弯曲方向（发展要求）。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粗略到精细，由定性到定量，由特殊到一般再到特殊的过程；（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。（3）初步感受下结论不能主观而要有科学依据的严谨的科学态度。（4）初步养成小心翼翼做实验的习惯。五、重点难点重点：体验获得“曲线运动的速度方向是切线方向”的实验过程。会标出曲线运动的速度方向。难点：如何获得曲线运动的速度方向是切线方向。如何画出曲线运动的速度方向。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。在教学媒体设计上：强调以试验教学为主，以多媒体为辅助（投影问题与习题）。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。在探究方法上：突出整合数学知识解决物理问题。认知过程上：突出人类的学习规律和认知规律，即，由粗略研究到精细研究，由特殊到一般再到特殊的过程。在理念上：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。教师要做好教学用具准备工作。砂轮、锯条和插座；小钢珠、黑墨水瓶、白纸、塑料管道、图钉、方木板；强磁铁。调试多媒体设备。八、教学过程曲线运动师：同学们，我们已经学过直线运动，还记得什么样的运动是直线运动吗？生：（沿一条直线的运动）师：也就是说轨迹是一条直线的运动。那么，生活中物体的运动是不是都沿一条直线运动呢？生：（不是）师：请同学们说出几个例子来。生：（机械钟表的指针、踢出的足球、过山车、汽车转弯、月球的运动等）师：结合学生的举例，展示图片或视频，问：上述这些运动有什么最直观的共同点？生：（轨迹都是弯曲的）师：我们把这样的运动叫做曲线运动。板书：一.曲线运动：物体运动的轨迹为曲线的运动。师：还记得，描述直线运动经常用到哪些物理量吗？生：（位移和速度。也可能是其它答法，要纠正）师：当时我们还得到了匀变速直线运动的位移和速度公式。作为运动的一种，描述曲线运动时同样要用到位移和速度板书：二.曲线运动的位移师：用图片展示人抛出的小球沿一条曲线运动，引导学生分析从抛出后开始，不同时刻的位移有什么特点？生：（大小、方向不断变化）师：我们可以做出它在不同时刻相对抛出点的位移矢量。发现：位移的大小和方向不断变化，并且不在同一直线上，以前直线运动的位移公式就不再适用曲线运动了。应该如何解决这个问题呢？生：师：如果位移的变化限定在一条直线上，问题不就得到解决了吗？！师：还记得，求解平衡问题，如果多个力不在同一直线上，怎么处理的吗？生：（正交分解）师：对。正交分解，就是把不在同一直线上的多个力转化为两个相互垂直的两条直线上的力，问题就简单的多了。如果我们把这种思想用到曲线运动的位移上来，能不能解决我们的疑惑呢？生：师：正交分解力前，要先建立直角坐标系。这里，我们也先建立直角坐标系。那以哪里为坐标原点，以哪两个方向为x轴、y轴好呢？引导学生回答：生：以抛出点为坐标原点，以抛出方向为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向。师：操作课件展示。仿照力那里的正交分解，我们从曲线运动的位移矢量末端向坐标轴分别做垂线，得到的就是位移的分矢量。这些分矢量有什么特点？生：方向不变。师：也就是说x轴方向的位移分矢量在同一直线上变化，y轴方向的位移分矢量也在同一直线上变化。这就可以利用直线运动中的位移公式了，求解就简单多了。师：通过上面的探究，我们知道，研究曲线运动要建立平面直角坐标系，求解位移要先求解它在坐标轴上的分矢量。板书：用平面直角坐标系中的分矢量表示大小l=√xA2+yA2方向tanα=yA/xA师：这其实也是物理学中的一个重要的研究思想：化曲为直。刚才从位移的角度理解了曲线运动，我们再从速度的角度看一下曲线运动有什么特点！我们先从一个演示实验观察一下曲线运动的速度特点。师：演示砂轮打磨铁片。问：砂轮做什么运动？炽热的火星沿什么方向飞出？旋转的陀螺做什么运动？被甩出去的水滴沿什么方向飞出？生：（切线方向）师：这说明圆周运动上某一点的速度方向沿它的切线方向。但圆周运动只是曲线运动的一种特殊情况，是不是其它的曲线运动的速度方向也沿着切线方向呢？我们再通过一个小实验来探究一下。课件展示分组实验的操作要领，安排学生分组实验。师：处理实验结论。让学生分析实验得到的痕迹与轨迹间的关系，得出结论离开管口的速度方向与轨迹有且只有一个交点，即质点在某一点的速度沿曲线在这一点的切线方向。板书：三.曲线运动的速度1.质点在某一点的速度沿曲线在这一点的切线方向师：根据刚才实验得到的痕迹来看，曲线运动的物体在轨迹不同位置速度方向是不同的，也就是说曲线运动的速度方向是变化的，所以曲线运动是变速运动。板书：2.曲线运动是变速运动师：曲线运动的速度和它的位移一样不断变化，运算起来同样不太方便。我们采用与位移一样的处理方法，用它在两个相互垂直的两个方向的分矢量表示，我们把这两个分矢量叫做分速度。板书：3.曲线运动中的分速度师：课件展示课本3页图5.1-6，引导学生得出分速度大小表达式并板书。板书：vx=vcosθ，vy=vsinθ师：上面的学习中，我们采用了化曲为直的思想，利用坐标系用分矢量分别描述曲线运动的位移和速度，下面我们就体会一下如何用上述观点处理具体问题。师：先演示蜡块在竖直的注满清水的玻璃管中向上运动，让学生观察它是否大致匀速向上运动。师：在黑板上建立直角坐标系，然后拿着玻璃管放在坐标原点作为蜡块运动的初位置，在蜡块匀速上浮的同时，让玻璃管水平匀速运动，并记下末位置。师：蜡块在做什么样的运动？同时参与了什么运动？生：（斜向上运动，同时参与了水平和竖起方向的两个匀速运动）师：蜡块同时参与的这两个运动在时间上有什么关系？生：（相等）师：它的轨迹是直线还是曲线？生：（直线）师：到底是不是直线呢？也许轨迹是一条曲线呢。或者它的运动速度到底是怎样变化的，这都不是仅凭“看”或者“猜想”就能准确回答的。我们就用分矢量的方法来探究一下。板书：四.运动描述的实例1.蜡块的位置师：在刚才画出的坐标系中选蜡块大致经过的一点，引导学生得出位置坐标表达式（学生自己书写，老师用实物投影展示学生的书写并讲评）。板书：x=vxt，y=vyt师：分析完位置，我们再来看看蜡块的速度满足的规律。引导学生用勾股定理得出速度表达式及方向的表达，并指出速度是不变的。也就是说：蜡块做的是匀速运动。板书：2.蜡块的速度师：蜡块沿着什么样的轨迹运动？引导学生得出轨迹表达式。板书：3.蜡块运动的轨迹师：通过实例的分析，同学们已经学会从运动的角度去分析、理解曲线运动了，知道曲线运动是一种变速运动。那么，物体在什么条件下会做曲线运动呢？根据牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因，下面我们从受力的角度来探究一下物体做曲线运动的条件。师：安排学生分组实验。让学生画出小球大致轨迹和磁铁位置，再画出小球大致的受力方向与速度方向，分析得出结论。板书：五.物体做曲线运动的条件1.当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动师：引导学生分析刚才得到的实验图示，得出以下结论并板书。板书：2.合力指向轨迹的内侧3.轨迹夹在力和速度方向之间，向合力方向弯曲。师：根据牛顿第二定律，物体加速度的方向与它受力的方向总是一致的。当物体受力的方向与它的速度方向不在同一条直线上时，加速度的方向也就与速度方向不一致了，于是物体的速度方向要发生变化，物体就做曲线运动了。板书：4.从动力学角度看曲线运动师：引导学生处理课后3题、5题。《曲线运动》学情分析新课程改革提倡培养学生的能力，现代教育理念认为，能力并不是教会的，而是学生在学习活动过程中通过自主体验、感悟，进而通过类化、迁移而逐步形成的。所以课堂教学要以学生为主体进行设计，结合学生原有的认知结构，将教学内容融于优化的课堂教学过程中。新课程中人教版的教材编写就充分考虑到学生的发展，在完成知识目标的同时更注重过程的参与和方法的形成，在教材内容和习题的选取时更注重“情感、态度和价值观”的形成。由直线运动的一维空间到平面运动的二维空间想象，是思维方式的一次飞跃，一些老师习以为常的情景对于中学生来说可能很陌生，想象起来很费力，因而授课过程中要给学生留出想象的时间和空间。新教材的编写不再避讳数学知识的不足,而是积极为大学物理思维方式作铺垫,能在高中解决的就解决.数学知识的不足在以往的教学中往往是三不管地带,物理老师不管,数学老师不管,学生没能力管,新教材在力图扭转这种局面.《曲线运动》效果分析1.本节课的设计能有效提高课堂效率在教学活动上：体现学生的主体性，体现教师的指导性和服务性。在教学媒体设计上：强调以试验教学为主，以多媒体为辅助（投影问题与习题）。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。在探究方法上：突出整合数学知识解决物理问题。认知过程上：突出人类的学习规律和认知规律，即，由粗略研究到精细研究，由特殊到一般再到特殊的过程。在理念上：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”。2.本节课能有效地促进学生对重要知识的掌握本节课主体采用学生分组实验，然后由学生通过实验得出曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件，使学生的学习方法更加灵活多样，学生对掌握学习方法的兴趣越来越浓，师生间、学生间的交流大幅度提高，创设了一个民主和谐的课堂氛围，从而有效地提高了课堂教学效率。3.有利于提高学生学习的积极性本节课是以实验为主体的教学，不仅在开发学生智力、激发其学习兴趣、培养其观察能力中起到了重要作用,而且还可以使学生的注意力集中，取得了很好的课堂效果。《曲线运动》教材分析曲线运动一章从知识体系看，涉及的是在自然界和技术中比前面所学直线运动更普遍的运动形式，因此研究曲线运动是力学研究的必然。从学生的认知发展来看，在以前研究直线运动时，学生建立了一套运用牛顿运动定律研究物体运动规律的方法，在本章将这一套研究方法推广到曲线运动的研究，是学生认知发展的必然。本节是整章教学的知识基础。通过实验和讨论，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。其中的重点是曲线运动的速度方向和产生条件。难点有三处：一是对砂轮打磨刀具实验的解释，二是曲线运动速度方向的理论证明，三是曲线运动发生的条件。这一节中，初中学生没有关于曲线运动的科学概念,只在力是改变物体运动状态的原因一节中做过“钢球在磁铁吸引下的运动”，知道轨迹为曲线的运动叫曲线运动.高中则要掌握“曲线运动的速度—做曲线运动的条件—研究曲线运动的方法—曲线运动的特例”,会用解析函数理解物理规律。所以这一节学生初中没有基础，要从零开始，做好术语约定，新教材的编排思路和大学思路合拍。本节渗透了相关数学的知识，比如由参数方程到轨迹方程思维方法的渗透，一次函数图像的斜率等。本节教材的编写特点：1．将知识的讲解融于过程中，更加重视学生过程的参与和方法的形成。如在曲线运动速度方向的编写时，选取了两个实际情景的图片和一个演示实验。这样的安排充分体现了编者在重视教学中知识与技能目标达成的同时更加突出过程和方法的形成。本来在通过观察砂轮打磨刀具和投掷链球两个视频后学生可以得出结论的，但是考虑到这样的认识只是学生感性的、最表面的认知，是没有深入问题的本质的。当然在解决实际问题时就会感到束手无策。所以教材中又安排了一个看似简单的实验，这个实验其实和上述两个材料有本质的不同，它不像观察图片和视频那样光凭眼睛一看就了事，而是要通过收集信息和分析、处理信息，而后得到物理结论，这是科学研究过程的必然。这样才能使学生感觉到，一个结论的形成并不是草率的。到此似乎研究的过程就可以画上完美的句号，但是通过上述实验只能得出做圆周运动时质点的速度方向，这不能代表一般的曲线运动，所以结论不具有普遍性。因此教材中特意安排了一段理论证明，采用极限的思想，曲线上任意两点的连线（割线）在无限逼近时会最终演变成一点的切线（图中A点的切线）。从物理学的角度看，AB连线就是物体这段时间内的位移，也是平均速度的方向，当A和B无限逼近时平均速度就演变成物体在A点的瞬时速度。到此从理论上就证明了任何曲线运动的物体在某点的速度方向在曲线上该点的切线方向。2．“做一做”板块更突出学生的主体性在教材内容的最后安排了“做一做”：──做一个飞镖，体验“曲线运动的速度方向跟曲线相切”。要求（1）观察飞镖在空中速度方向的变化；（2）观察飞镖插入泥土时的入射角。显然，这里的体验不只是为了理解曲线运动的速度方向这一知识点，更主要是为了增强学生理论联系实际的意识，并对物理学习产生积极的情感。生活中要解决许多更复杂的问题往往需要有这种意识，而意识是难以通过“讲知识”来形成的，实践意识只能来自于活动主体在活动过程中的体验。3．练习题的设计重视“情感、态度与价值观”目标的达成本节教材后的练习题，除了能体现出课文中的主干知识之外，设计时，还慎重地考虑了教学中“情感、态度与价值观”目标的实现。首先，这几个练习题的难度水平有利于学生积极思考、同时又使他们在独立思考的情况下体验到解决问题的愉悦。而且，练习题的内容贴近学生的生活，学生通过做练习这种学习方式，能够对物理学产生亲近感。例如，在曲线运动的练习题1中编写了一个以跳水运动员“反身翻腾两周半”为实践背景的曲线运动方向分析问题；由于赋予了实践的背景，物理知识被活化了。这时候，学生跟物理学的距离就能拉近许多。《曲线运动》评测练习1.如图所示，汽车在一段弯曲水平路面上匀速行驶，关于它受的水平方向的作用力的示意图如下列几图所示，其中可能正确的是（图中F为牵引力，Ff为它行驶时所受阻力）（）2.一物体在F1、F2、F3、…、Fn共同作用下做匀速直线运动，若突然撤去外力F2，则该物体()A．可能做曲线运动B．不可能继续做直线运动C．一定沿F2的方向做直线运动D．一定沿F2的反方向做匀减速直线运动3.(2011·沈阳质检)如图所示小钢球m以初速v0在光滑水平面上运动，后受到磁极的侧向作用力而做如图所示的曲线运动到D点，从图可知磁极的位置及极性可能是()A．磁极在A位置，极性一定是N极B．磁极在B位置，极性一定是S极C．磁极在C位置，极性一定是N极D．磁极在B位置，极性无法确定4.如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质点)，A、B、C为曲线上的三点，关于铅球在B点的速度方向，说法正确的是()A．为AB的方向B．为BC的方向C．为BD的方向D．为BE的方向5.质量为m的物体，在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动，保持F1、F2不变，仅将F3的方向改变90°(大小不变)后，物体可能做()A．加速度大小为eq\f(F3,m)的匀变速直线运动B．加速度大小为eq\f(\r(2)F3,m)的匀变速直线运动C．加速度大小为eq\f(\r(2)F3,m)的匀变速曲线运动D．匀速直线运动6.神舟六号在返回过程中进入大气层，从某一位置c到d点做速率不断增加的曲线运动，有四位同学用示意图表示c到d的轨迹及速度方向和加速度的方向，其中正确的是（）7.如图所示，竖起放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一红蜡块能在水中以速度v匀速上浮。现当红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀加速向右运动，则红蜡块的轨迹可能是（）A.直线PB.曲线QC.曲线RD.无法确定8.如图所示，物体做曲线运动，A、B、C、D是其轨迹上的四点，如果用实线箭头表示物体在该点的速度，虚线表示物体在该点时受到的合力，你认为图中哪些点的标示是明显错误的（）A.AB.BC.CD.D9.质点在一平面内沿曲线由P运动到Q，如果用v、a、F分别表示质点运动过程中的速度、加速度和受到的合外力，下列图象中可能正确的是（）10.如图所示，恒力作用下的一个物体做曲线运动，某时刻受力和速度方向如图，此后（）A.轨迹可能是虚线ⅠB.轨迹可能是虚线ⅡC.物体速度会一直减小D.物体速度会先减小后增大11.质点沿曲线从O到P经过Q点时的速度以及所受的合外力，在下图中肯定画错的是（）12.若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力F的方向，下图中a、b、c、d表示物体运动的轨迹，其中正确的是（）13.一大型商场隆重开业，为庆祝开业，释放了几个热气球。如果在匀速上升的载人气球中，有人水平向右抛出一物体，取竖直向上为y轴正方向，水平向右为x轴正方向，抛出点为坐标原点，则地面上的人看到的物体运动轨迹是下图中的（）14.下面给出了物体在O点的初速度v0与所受合力F的方向，物体的运动轨迹用虚线表示，则所画物体的运动轨迹中可能正确的是（）《曲线运动》课后反思一．在教学中要加强对新课程教材的把握在教学中首先要依据《普通高中课程标准》和《浙江省普通高中新课程指导意见》准确把握教学目标、教学重点和教学难点，然后通过对教材的深入分析来优化设计教学实施过程。1.依据教材内容的编排结构来确定教学目标点的达成顺序一般而言，教材内容的编排都具有严密的逻辑性和恰当的梯次性。如本节内容的编排上先安排曲线运动的方向，然后安排物体做曲线运动的条件。从知识结构上看，曲线运动的方向在轨迹上某点的切线方向是反映曲线运动的运动学特征，而曲线运动的条件则是动力学特征，完全符合牛顿力学的研究思路。从对学生认知建构的过程来看，知道曲线运动的方向只是知道一个事物的结果，掌握了曲线运动发生的条件才能理解出现该结果的原因，这样才能在逻辑上有利于学生深刻理解本节的两个重点内容。所以分析清楚教材内容的逻辑关系对学生迅速形成有效合理的认知的至关重要。2.把握教材中图片资料和实验的关系为了有效地达成教学目标，编者都会在适当的时候和适当的地方安排有助于对教学内容理解的图片资料或是演示实验，对于这些辅助材料我们在教学设计时一定要慎重选用。如本节内容中的砂轮打磨刀具和投掷链球的图片，它有利于学生从感觉上去感知曲线运动的方向，但只是停留在感性的层面上，采用这样的方式学习的知识是不牢固的，在其它情景中就不一定能灵活运用。因此教材紧接一个演示实验──钢球在弯管里的运动。本实验就不像用眼睛看图只是感觉，而是要动手记录小球运动的轨迹，用直尺判断出小球脱离轨道后的运动轨迹是在脱离点的曲线切线上。这就存在着一个如何收集信息和分析、处理信息的问题，这样形成结论当然更牢固。所以教学设计的时候绝对不能草率的将实验用图片取而代之，要多给学生动手的机会，多准备有效的实验。3.重视教材中的“说一说”和“做一做”这两个栏目的内容是扩展性的，不是基本教学内容，教学中需要根据实际情况有选择性的设计。如本节内容中砂轮打磨刀具的图片就是属于“说一说”栏目，主要是想让学生能在直观上感受曲线运动速度方向的特点，如果要用这一图片资料设计教学过程，我们可以换用一段视频材料以给学生更多动态直观的感受，会更有利于教学目标的达成。“做一做”栏目中的内容要从完善学生认知结构的体系角度出发去选用