(教学设计)第3章 素养培优课4 圆周运动规律及其应用2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

(教学设计)第3章素养培优课4圆周运动规律及其应用2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容为圆周运动规律及其应用。教学内容与学生已有知识的联系如下：

1.章节：2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（鲁科版2019）第3章。

2.内容：

-圆周运动的基本概念，如周期、角速度等；

-圆周运动的向心力公式及应用；

-圆周运动的线速度、角速度和半径之间的关系；

-圆周运动规律在实际问题中的应用，如自行车轮子转动、地球自转等。

本节课的教学内容与学生已有知识基础相联系，学生在学习过程中可以更好地理解和掌握圆周运动规律及其应用。通过对圆周运动的学习，学生能够提高自己的物理素养，培养观察和分析实际问题的能力。核心素养目标本章节的核心素养目标包括：

1.提高学生的物理思维能力，使学生能够运用圆周运动规律解决实际问题；

2.培养学生的实验操作能力和观察能力，通过实验验证圆周运动规律；

3.提升学生的团队合作意识和沟通能力，通过小组讨论和合作完成圆周运动规律的应用问题；

4.培养学生的自主学习和思考能力，引导学生通过探究和发现来深入理解圆周运动规律。教学难点与重点1.教学重点：

-圆周运动的基本概念：本节课的核心内容是让学生理解和掌握圆周运动的基本概念，如周期、角速度等。通过讲解和实例分析，使学生能够熟练运用这些概念。

-圆周运动的向心力公式及应用：重点让学生掌握向心力的计算公式，并能够应用于实际问题中，如自行车轮子转动、地球自转等。

-圆周运动的线速度、角速度和半径之间的关系：通过讲解和练习，使学生能够理解并运用线速度、角速度和半径之间的关系解决实际问题。

2.教学难点：

-圆周运动的向心力公式推导：学生可能对向心力公式的推导过程理解不够深入，难以理解向心力与角速度、半径之间的关系。

-圆周运动实际问题的应用：学生可能难以将圆周运动的规律应用于实际问题中，如自行车轮子转动、地球自转等。

-角速度与线速度关系的理解：学生可能对角速度与线速度之间的关系理解不清晰，难以运用这一关系解决实际问题。

针对以上难点，教师可以采取以下教学方法：

-通过图示和实例，直观地向学生展示圆周运动的基本概念，帮助学生理解周期、角速度等概念。

-分步骤讲解向心力公式的推导过程，引导学生通过思考和讨论来理解向心力与角速度、半径之间的关系。

-提供实际问题的案例，引导学生运用圆周运动规律进行分析和解决，帮助学生将理论知识与实际应用相结合。

-通过示例和练习题，让学生反复练习角速度与线速度之间的关系，加深学生对这一知识点的理解。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（鲁科版2019）》以及相关的学习资料，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如圆周运动的概念图、向心力公式的图解、自行车轮子转动的视频等。这些资源可以帮助学生更直观地理解和掌握圆周运动规律。

3.实验器材：如果涉及实验，需要提前准备实验所需的器材，如小车、细绳、滑轮组、计时器等。确保实验器材的完整性和安全性，避免学生在实验过程中受伤或器材损坏。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如设置分组讨论区，准备实验操作台等。在分组讨论区，安排学生进行小组讨论和实验操作，促进学生之间的交流和合作。

5.教学工具：准备黑板、投影仪、音响等教学工具，以便教师在课堂上进行讲解和演示。同时，确保每个学生都能清晰地看到多媒体资源和教师的讲解。

6.作业布置：准备与本节课内容相关的作业题，包括理论题目和实际应用题目，以便学生能够巩固所学知识，并在实际问题中运用圆周运动规律。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《圆周运动规律及其应用》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过圆周运动的情况？”比如，当我们骑自行车时，轮子的转动就是一个圆周运动。这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索圆周运动的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解圆周运动的基本概念。圆周运动是物体在圆周路径上的运动，它涉及到周期、角速度等概念。圆周运动在物理学中有着广泛的应用。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了圆周运动在实际中的应用，以及它如何帮助我们解决问题。比如，我们可以通过圆周运动的规律来计算自行车轮子转动的频率。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调圆周运动的向心力公式和线速度、角速度之间的关系这两个重点。对于难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与圆周运动相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示圆周运动的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“圆周运动在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了圆周运动的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对圆周运动的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。教学资源拓展1.拓展资源：

-科普文章：介绍圆周运动在自然界中的应用，如行星运动、卫星轨道等。

-学术论文：探讨圆周运动在科学研究中的重要性，如机械振动、电磁感应等。

-在线课程：提供圆周运动相关的在线课程或教学视频，如KhanAcademy、Coursera等平台。

-教育APP：推荐一些圆周运动教育APP，如物理实验模拟、圆周运动计算器等。

-实验器材：如果条件允许，可以购买一些圆周运动的实验器材，如自行车轮子、滑轮组等，用于课堂演示或学生实验。

2.拓展建议：

-学生可以利用课外时间阅读科普文章，了解圆周运动在自然界中的应用，增强对物理学的兴趣。

-鼓励学生查阅学术论文，深入了解圆周运动在科学研究中的作用，提高自己的学术素养。

-推荐学生观看在线课程，学习圆周运动的相关知识，拓宽自己的学习渠道。

-学生可以下载教育APP，通过互动式学习，加深对圆周运动的理解和应用能力。

-在课堂外，教师可以组织学生进行实验操作，亲身体验圆周运动的特点和规律。教学反思与总结今天讲授的《圆周运动规律及其应用》这一章节，让我有了许多深刻的反思。在教学过程中，我尝试采用了多种方法引导学生理解和应用圆周运动的知识，但同时也发现了一些问题和不足。

首先，我注意到在理论介绍环节，学生们对于圆周运动的基本概念理解得比较顺利，但当涉及到向心力公式推导和角速度与线速度关系时，不少学生显得有些困惑。这说明我在讲解这些重点难点时，可能没有做到足够清晰和透彻。未来，我需要更加注重引导学生通过图形和实际例子来理解这些抽象的物理概念，帮助他们建立起清晰的圆周运动图像。

其次，在实践活动环节，我原本期望学生能够通过分组讨论和实验操作，更好地将理论知识应用于实际问题。然而，实际操作中我发现，部分学生对于如何将理论应用于实际问题还存在一定的困难。这提示我，在未来的教学中，需要更多地引导学生进行实际问题的分析，提供更多的实例和练习，让他们在实践中不断巩固和提升。

此外，我也发现课堂互动和小组讨论的环节存在一些问题。部分学生在讨论中过于沉默，而另一部分学生则过于活跃，占据了讨论的主导地位。针对这一问题，我需要在今后的教学中更加注重平衡小组成员的参与度，鼓励每个学生都能够积极地参与到讨论中，让每个人都有机会表达自己的观点和想法。典型例题讲解1.题目：一辆小车在水平地面上以20m/s的速度行驶，车轮半径为0.3m，求小车车轮的角速度。

答案：角速度ω=线速度v/半径r

ω=20m/s/0.3m

ω=66.7rad/s

2.题目：一个物体在水平面上做圆周运动，其向心力由弹簧提供。弹簧的劲度系数为100N/m，物体质量为0.5kg，求物体在运动中的加速度。

答案：向心力F=弹簧弹力kx

F=kx

a=F/m

a=kx/m

a=100N/m*x/0.5kg

a=200xm/s²

3.题目：一个物体在竖直平面内做圆周运动，半径为2m，求物体在最高点时的速度和加速度。

答案：在最高点时，物体受到的向心力完全由重力提供，即F=mg。

根据向心力公式：F=mω²r，可以求出ω：

ω=√(F/m)

ω=√(mg/r)

ω=√(9.8m/s²*2m)

ω=3.14rad/s

在最高点时，物体的速度为0，加速度a=ω²r=3.14²*2m/s²=18.84m/s²。

4.题目：一个物体在水平面上做圆周运动，其向心力由摩擦力提供。摩擦力的大小为0.5N，物体质量为1kg，求物体在运动中的角速度。

答案：向心力F=摩擦力μN

F=0.5N

μ=F/N

μ=0.5/1

μ=0.5

根据向心力公式：F=mω²r，可以求出ω：

ω=√(F/m)

ω=√(0.5N/1kg)

ω=0.5rad/s

5.题目：一个物体在竖直平面内做圆周运动，半径为3m，求物体在最低点时的速度和加速度。

答案：在最低点时，物体受到的向心力由重力和支持力共同提供，即F=mg-摩擦力μN。

根据向心力公式：F=mω²r，可以求出ω：

ω=√(F/m)

ω=√((mg-摩擦力μN)/m)

ω=√((9.8m/s²-0.5N)/1kg)

ω=√(9.8m/s²-0.5)

在最低点时，物体的速度为0，加速度a=ω²r=(9.8m/s²-0.5)²*3m/s²=-0.02125m/s²。板书设计1.圆周运动的基本概念

-周期（T）

-角速度（ω）

-向心力（F）

2.圆周运动的向心力公式及应用

-F=mω²r

-向心力与角速度、半径之间的关系

3.圆周运动的线速度、角速度和半径之间的关系

-v=ωr

-角速度与线速度之间的关系

4.圆周运动规律在实际问题中的应用

-自行车轮子转动

-地球自转

5.实验操作：圆周运动的演示

-实验器材：小车、细绳、滑轮组、计时器等

-实验目的：验证圆周运动的基本原理

-实验步骤：

1.设置实验装置，使小车在水平地面上做圆周运动。

2.记录小车在运动过程中的周期、角速度等数据。

3.分析实验数据，验证圆周运动的基