曲线运动的速度方向创新实验及教学设计

曲线运动的速度方向天津市耀华中学

王艳丽人教版必修第二册

第五章第一节目录CONTENTS实验教学分析实验设计思路与创新点实验教学过程实验效果评价第一部分第二部分第三部分第四部分一、实

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析一、实验教学分析本节内容选自人教版高中物理必修第二册第五章第一节《曲线运动》，是“曲线运动与万有引力定律”主题下的内容，是整章教学的知识基础。《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》对本节内容的要求是，通过实验，了解曲线运动，知道物体做曲线运动的条件。（一）教材分析学生已经学习过牛顿运动定律的相关知识，能够从力和运动的关系角度分析物体运动的原因，但尚未接触过曲线运动。高一学生已经具备一定的分析推理能力、实验操作能力，思维处于进一步的拓展阶段。在曲线运动速度方向的学习过程中，学生根据甩干桶的现象，常认为水甩出的方向随着速度增大，会更接近径向，这对本部分知识的学习有一定的认知阻碍。一、实验教学分析（二）学情分析知道曲线运动的瞬时速度方向，能运用极限思想理解瞬时速度的方向，并会在轨迹图上画出某点的速度方向；理解曲线运动是变速运动，知道物体做曲线运动的条件；能运用牛顿第二定律、分解与合成的方法分析曲线运动，进一步理解运动与相互作用的观念。（三）教学目标一、实验教学分析教学重点：曲线运动的瞬时速度方向；教学难点：曲线运动的瞬时速度方向沿该点的切线方向。（四）教学重点、难点一、实验教学分析二、实验设计思路与创新点（一）原有实验器材演示曲线运动演示器：只能演示圆周运动；利用墨水留痕易脏乱，不便于操作；双轨道装置，容易造成学生认为小球延切线滑出是由于外轨道限制的结果。二、实验设计思路与创新点（二）实验设计思路如何突破学生认为圆周运动瞬时速度方向沿是径向的错误认知？1.克服轨道对小球运动轨迹的束缚；2.使小球运动轨迹留痕但又不影响小球做曲线运动；

3.呈现一般曲线运动瞬时速度方向。

二、实验设计思路与创新点使用磁性小球进行实验，小球受到的吸引力提供向心力，在做圆周运动时没有外轨道的约束作用，小球飞出方向能够很好的代表圆周运动瞬时速度方向；二、实验设计思路与创新点（三）实验器材的创新利用“留痕法”，借助磁性画板底盘，显化小球运动轨迹，且轨迹可消除，减少耗材，可重复利用；（三）实验器材的创新二、实验设计思路与创新点小球在失去引力后，借助铝片挡板继续给小球施加向前的推力，达到从圆周运动到一般曲线运动的转变。（三）实验器材的创新二、实验设计思路与创新点三、实

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程三、实验教学过程

（一）创设情境，提出问题提出问题：物体做曲线运动时的瞬时速度方向如何表示？切线vAB三、实验教学过程利用极限思想（二）猜想假设，理论分析三、实验教学过程（三）演示实验，认识曲线运动的瞬时速度方向演示实验1：匀速圆周运动瞬时速度图像三、实验教学过程演示实验2：利用长铝片做出一般曲线运动轨迹三、实验教学过程演示实验3：验证不同曲线运动的瞬时速度方向三、实验教学过程（四）学思结合，迁移应用四、实

验

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评

价四、实验效果评价优点不足吸引力提供向心力，克服了轨道对小球运动方向的限制，突破学生认知难点：利用”留痕法“显化曲线运动瞬时速度方向，便于观察；直观的显示出一般曲线运动的瞬时速度方向，验证结论的普适性。按