2024-2025学年高中物理 第5章 习题课3 竖直面内的圆周运动问题教学设计 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第5章习题课3竖直面内的圆周运动问题教学设计新人教版必修2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2024-2025学年高中物理第5章习题课3竖直面内的圆周运动问题教学设计新人教版必修2

本节课主要围绕竖直面内的圆周运动问题展开，包括单摆运动、竖直面内匀速圆周运动和竖直面内变速圆周运动等内容。通过习题讲解，帮助学生理解圆周运动的规律和受力分析，掌握解决实际问题的能力。核心素养目标分析本节课旨在培养学生物理思维和科学探究能力。通过竖直面内圆周运动问题的探讨，学生能够学会运用物理模型分析复杂运动，提升逻辑推理和数学建模能力。同时，强化学生的科学探究意识，培养其在实际问题中运用物理知识解决问题的实践能力。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在此阶段已掌握基本的物理概念，如力、运动、能量等，以及相关的运动学公式。对于圆周运动的基础知识，如匀速圆周运动的向心力、角速度等也有一定了解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对物理学科普遍感兴趣，尤其对运动问题有较强的探究欲望。学生具备一定的逻辑思维能力和数学计算能力，但学习风格各异，有的学生偏好直观理解，有的则更倾向于逻辑推理。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在解决竖直面内圆周运动问题时，可能难以准确分析物体的受力情况，特别是当运动轨迹较为复杂时。此外，学生在运用物理公式解决实际问题时，可能会遇到数学计算上的困难，如三角函数的运用和方程的解法。部分学生可能对抽象的物理模型理解不够深入，导致在分析问题时感到困惑。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：通过系统讲解竖直面内圆周运动的基本原理和公式，帮助学生建立清晰的知识框架。

2.讨论法：组织学生分组讨论典型习题，鼓励学生提出问题并分享解题思路，提高学生的合作学习和问题解决能力。

3.实验法：结合实际实验，让学生观察和体验圆周运动，加深对理论知识的理解。

教学手段：

1.多媒体演示：利用动画和视频展示圆周运动的动态过程，增强学生的直观感受。

2.互动软件：运用教学软件进行模拟实验，让学生在虚拟环境中操作，提高学习趣味性和实践性。

3.习题库：提供丰富的习题资源，通过在线测试和反馈，帮助学生巩固知识点。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。例如，要求学生预习单摆的周期公式及其适用条件。

设计预习问题：围绕竖直面内圆周运动，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。如：“如何确定竖直面内圆周运动的向心力？”

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。例如，通过查看学生提交的预习笔记或思维导图来评估预习情况。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解竖直面内圆周运动的基本概念和公式。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。例如，学生可能会思考向心力的来源和计算方法。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。学生可以通过提交问题来展示自己的思考过程。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解竖直面内圆周运动的相关知识，为课堂学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示竖直面内圆周运动的实际应用案例，如花样滑冰运动员的动作，引出课题，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解竖直面内圆周运动的受力分析和运动规律，结合实例帮助学生理解。例如，讲解牛顿第二定律在圆周运动中的应用。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析不同情况下圆周运动的轨迹和受力情况。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，尝试分析并解决问题。例如，分析一个球在竖直面内做圆周运动时，不同位置的受力情况。

提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解竖直面内圆周运动的受力分析和运动规律。

实践活动法：设计小组讨论，让学生在实践中掌握分析圆周运动的能力。

合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解竖直面内圆周运动的受力分析和运动规律，掌握分析问题的方法。

通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：根据竖直面内圆周运动，布置适量的课后作业，如计算不同条件下的圆周运动周期和速度。

提供拓展资源：提供与竖直面内圆周运动相关的拓展资源，如科普文章、相关视频等，供学生进一步学习。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导，指出学生在解题过程中的错误和不足。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的竖直面内圆周运动的知识点和技能。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）阅读《物理世界中的圆周运动》

这篇阅读材料将介绍圆周运动在物理世界中的应用，如地球的公转、电子在原子轨道上的运动等。通过阅读，学生可以了解圆周运动在自然界和科学技术中的重要性。

（2）阅读《圆周运动中的能量转换》

本文将探讨圆周运动中的能量转换过程，包括动能、势能和角动量的变化。学生可以通过阅读，深入了解能量守恒定律在圆周运动中的应用。

（3）阅读《圆周运动中的非线性问题》

本篇阅读材料将介绍圆周运动中可能出现的非线性现象，如混沌运动。学生可以通过阅读，拓展对圆周运动的认识，了解非线性系统在物理学中的地位。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

（1）研究不同形状的轨道对圆周运动的影响

学生可以尝试分析不同形状的轨道（如椭圆、双曲线、抛物线）对圆周运动的影响，探讨轨道形状与运动轨迹、周期、速度等参数之间的关系。

（2）探究不同质量物体在圆周运动中的受力情况

学生可以尝试分析不同质量物体在圆周运动中的受力情况，探讨质量、半径、速度等因素对向心力的影响。

（3）研究圆周运动在实际生活中的应用

学生可以关注圆周运动在生活中的应用，如汽车转弯、旋转楼梯、离心机等，分析这些应用中的物理原理，提高学生的实践能力。

（4）探究圆周运动中的能量损失

学生可以研究圆周运动中的能量损失问题，如摩擦力、空气阻力等对物体运动的影响，探讨如何减小能量损失，提高运动效率。

（5）尝试设计一个简易的圆周运动实验

学生可以尝试设计一个简易的圆周运动实验，如使用自行车轮子、滑轮等，观察并记录实验数据，分析实验结果，提高学生的实验能力和科学探究能力。

（6）研究圆周运动在航天领域的应用

学生可以关注圆周运动在航天领域的应用，如卫星轨道、火箭发射等，了解圆周运动在航天技术中的重要性，拓宽学生的知识视野。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.创设问题情境，激发学生兴趣

在教学中，我尝试通过创设问题情境，让学生在真实的物理情境中学习圆周运动的知识。例如，通过播放花样滑冰运动员的动作视频，让学生直观感受圆周运动的魅力，从而激发他们的学习兴趣。

2.强化实践操作，提高学生动手能力

为了让学生更好地理解圆周运动的物理原理，我在课堂上安排了实验操作环节。例如，让学生利用滑轮和绳子模拟竖直面内圆周运动，通过实际操作，加深对向心力、角速度等概念的理解。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.教学组织方面

在课堂组织上，我发现部分学生在讨论环节参与度不高，可能是因为他们对圆周运动的概念理解不够深入，导致在讨论中难以提出有见地的观点。此外，课堂时间有限，有时难以完成预定的教学内容。

2.教学方法方面

在教学方法上，我发现讲授法占据了较大的比重，而讨论法、实验法等互动性较强的教学方法运用不足。这可能导致学生在课堂上的参与度不高，影响学习效果。

3.教学评价方面

在教学评价方面，我主要依靠学生的课堂表现和作业完成情况来评价他们的学习成果。这种评价方式可能无法全面反映学生的学习情况，尤其是在培养学生自主学习能力方面存在不足。

反思改进措施（三）改进措施

1.优化教学组织，提高课堂互动性

为了提高课堂互动性，我计划在课堂讨论环节设置更多的引导性问题，引导学生积极参与讨论。同时，合理分配课堂时间，确保教学内容和互动环节的平衡。

2.丰富教学方法，增强学生参与度

在教学方法上，我将尝试引入更多互动性较强的教学手段，如小组合作、角色扮演等。此外，我还计划在课堂上增加实验操作环节，让学生在实践操作中掌握圆周运动的物理原理。

3.完善教学评价，关注学生全面发展

为了更全面地评价学生的学习成果，我将采用多元化的评价方式，包括课堂表现、作业完成情况、实验报告、自主学习报告等。同时，关注学生在自主学习、团队合作等方面的能力提升。重点题型整理1.**题目**：一个质量为m的小球在竖直面内做圆周运动，半径为R，最大高度为H。求小球在最低点的速度v0。

**解题步骤**：

-应用机械能守恒定律，小球在最高点和最低点的机械能相等。

-在最高点，小球的机械能由重力势能和动能组成，公式为：\(\frac{1}{2}mv^2+mgH=\frac{1}{2}mv_0^2\)。

-在最低点，小球的机械能由动能和重力势能组成，公式为：\(\frac{1}{2}mv_0^2=mgR\)。

**答案**：

将最高点的机械能守恒方程中的v替换为v0，得到：\(\frac{1}{2}mv_0^2+mgH=\frac{1}{2}mv_0^2+mgR\)。

简化后得到：\(mgH=mgR\)。

解得：\(v_0=\sqrt{2gR}\)。

2.**题目**：一个质量为m的物体在竖直面内做圆周运动，半径为R，其速度随时间变化的表达式为v=v0-gt。求物体的向心加速度a。

**解题步骤**：

-向心加速度a的表达式为：\(a=\frac{v^2}{R}\)。

-将速度表达式代入向心加速度公式，得到：\(a=\frac{(v0-gt)^2}{R}\)。

**答案**：

向心加速度a的表达式为：\(a=\frac{(v0-gt)^2}{R}\)。

3.**题目**：一个质量为m的物体在竖直面内做圆周运动，半径为R，角速度ω保持不变。求物体在任意位置的向心加速度a。

**解题步骤**：

-向心加速度a的表达式为：\(a=\omega^2R\)。

-由于角速度ω保持不变，所以向心加速度a也保持不变。

**答案**：

向心加速度a的表达式为：\(a=\omega^2R\)。

4.**题目**：一个质量为m的物体在竖直面内做圆周运动，半径为R，速度v随时间t变化的表达式为v=v0-gt。求物体在t时刻的向心加速度a。

**解题步骤**：

-首先求出t时刻的速度v。

-然后将速度代入向心加速度公式a=v^2/R。

**答案**：

t时刻的速度v为：\(v=v0-gt\)。

向心加速度a为：\(a=\frac{(v0-gt)^2}{R}\)。

5.**题目**：一个质量为m的物体在竖直面内做圆周运动，半径为R，最大高度为H。求物体在最高点的向心加速度a。

**解题步骤**：

-在最高点，物体的速度v为0，因为此时物体的动能全部转化为重力势能。

-应用向心加速度公式a=v^2/R，因为v=0，所以a也为0。

**答案**：

物体在最高点的向心加速度a为0。内容逻辑关