【教學(xué)設(shè)計(jì)】必修二圓周運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)設(shè)計(jì)

周運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)設(shè)計(jì)1單元課程整體設(shè)計(jì)大概念知識(shí)內(nèi)容規(guī)劃思維、能力發(fā)展規(guī)劃大情境創(chuàng)設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)微專題課時(shí)情境描述情境問題微專題1:圓周運(yùn)動(dòng)的描述課時(shí)1:圓周運(yùn)動(dòng)建立圓周運(yùn)動(dòng)模型，拓展對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的類型、描述方式的認(rèn)識(shí)；加深對(duì)極限思想的理解；提高科學(xué)推理能力圓周運(yùn)動(dòng)是一種常見的曲線運(yùn)動(dòng)，日常生活中汽車轉(zhuǎn)彎、通過環(huán)島、過拱形橋時(shí)，都在做圓周運(yùn)動(dòng)。問題1:汽車?yán)@環(huán)島時(shí)的運(yùn)動(dòng)可以看成什么運(yùn)動(dòng)？問題2：可以用哪些物理量來描述汽車的這種運(yùn)動(dòng)？問題3：描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量之間存在怎樣的關(guān)系？微專題2：圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析課時(shí)2：向心力發(fā)展實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的研究思想；提高實(shí)驗(yàn)探究能力、歸納和表述能力、因果解釋能力問題4：汽車通過環(huán)島，做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力的方向是怎樣的？問題5：如果已知汽車的質(zhì)量、汽車到環(huán)島中心的距離和汽車運(yùn)動(dòng)的速度，你能求出汽車此時(shí)所受的合力大小嗎？問題6：如果汽車進(jìn)入環(huán)島后，減速行駛，它的受力情況是怎樣的？課時(shí)3：向心加速度形成從運(yùn)動(dòng)與相互作用兩個(gè)角度分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般思路；進(jìn)一步加深對(duì)極限思想的理解問題7：你能求出問題5情境中汽車的加速度嗎？微專題3：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課時(shí)4：生活中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)體會(huì)模型建構(gòu)過程；通過用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決實(shí)際問題強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念；體會(huì)從特殊到一般的研究思路問題8：在問題5的情境中，如果已知汽車輪胎與路面間的最大靜摩擦力，能否判斷什么情況下汽車才能夠安全轉(zhuǎn)彎，不發(fā)生側(cè)滑？課時(shí)5：生活中的變速圓周運(yùn)動(dòng)問題9：如果汽車駛出環(huán)島一段時(shí)間后會(huì)經(jīng)過一個(gè)拱形橋，那么汽車過橋時(shí)速度要保證低于多少才能安全通過拱形橋？問題10：如果拱形橋面半徑增大到地球的半徑（約6400km）汽車想要在最高點(diǎn)脫離地面，速度需要達(dá)到多少？2單元學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)本單元的學(xué)習(xí)過程分為三個(gè)層級(jí)，體現(xiàn)了物理研究問題的基本思路，即現(xiàn)象一本質(zhì)一規(guī)律一應(yīng)用。第一層級(jí)是對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的整體認(rèn)識(shí)，包括描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量如線速度、角速度、周期等，以及各物理量之間的關(guān)系，通過觀察、比較、分析、抽象、概括，體會(huì)物理概念引入的具體過程，進(jìn)一步豐富和發(fā)展對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)。第二層級(jí)是從受力角度分析物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件，首先通過演示實(shí)驗(yàn)，感知向心力，探究其來源，建立向心力的概念；再通過演示實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)向心力大小的影響因素，而后通過實(shí)驗(yàn)探究，理解向心力大小跟質(zhì)量、半徑、角速度的定性關(guān)系；最后通過理論推導(dǎo)，探究向心加速度的計(jì)算式。第三層級(jí)是引導(dǎo)學(xué)生充分經(jīng)歷實(shí)際問題的解決過程，即“模型建構(gòu)一問題呈現(xiàn)一方案提出一推理論證”，形成應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的大思路。通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)一變速圓周運(yùn)動(dòng)一離心運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)過程體會(huì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從一般到特殊的研究思路。同時(shí)通過各種實(shí)際情境體會(huì)圓周運(yùn)動(dòng)在生活中的廣泛應(yīng)用，從游樂場(chǎng)里的摩天輪、魔盤，到交通中的火車拐彎和汽車過拱形橋，再到航天器中的失重現(xiàn)象，無一例外都可以用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)進(jìn)行解釋說明，引導(dǎo)學(xué)生形成“物理源于生活并服務(wù)于社會(huì)”的科學(xué)責(zé)任意識(shí)。三個(gè)層級(jí)的學(xué)習(xí)都在具體的問題情境中展開，具體學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)見下表。表圓周運(yùn)動(dòng)單元學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)層級(jí)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容層級(jí)1認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)問題情境創(chuàng)設(shè)創(chuàng)設(shè)兩種運(yùn)動(dòng)情境⑴一輛汽車正在繞環(huán)島行駛；⑵表盤上的指針的運(yùn)動(dòng)。針對(duì)以上情境提出以下參考問題：?jiǎn)栴}1:汽車?yán)@環(huán)島的運(yùn)動(dòng)、表盤上秒針的運(yùn)動(dòng)均可以看成什么運(yùn)動(dòng)？問題2：可以用哪些物理量來描述這種運(yùn)動(dòng)？問題3：描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量之間存在怎樣的關(guān)系？動(dòng)，會(huì)描述圓周運(yùn)動(dòng)，知識(shí)內(nèi)容安排線速度、角速度、周期，線速度與角速度的關(guān)系知道描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃通過學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)，認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)的多樣性、復(fù)雜性以及運(yùn)動(dòng)描述的統(tǒng)一性，豐富學(xué)生的運(yùn)動(dòng)觀；通過線速度概念的建立加深對(duì)極限思想的理解.；通過分析線速度、角速度與周期的關(guān)系，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)推理能力學(xué)習(xí)方式指導(dǎo)通過自主學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，理解線速度、角速度、周期的概念，以及線速度、角速度與周期的關(guān)系學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破資源線速度、角速度、周期和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：微課《描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量之間的關(guān)系》《周期、頻率和轉(zhuǎn)速》，T青景視頻《圓周運(yùn)動(dòng)》，皮帶傳送裝置、齒輪傳送裝置、地球自轉(zhuǎn)等的動(dòng)圖資源學(xué)習(xí)反饋檢測(cè)要點(diǎn)及方式要點(diǎn)：線速度、角速度、周期等概念的建立。方式：⑴學(xué)生書面作答習(xí)題、任務(wù)單或活動(dòng)設(shè)計(jì)；⑵課堂上小組交流討論學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)劃預(yù)計(jì)1課時(shí)層級(jí)2：從受力角度分析物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件問題情境創(chuàng)設(shè)創(chuàng)設(shè)兩種運(yùn)動(dòng)情境：⑴一輛汽車正在繞環(huán)島行駛；(2)運(yùn)動(dòng)員擲鏈球。針對(duì)以上情境提出以下參考問題：?jiǎn)栴}1：汽車通過環(huán)島，做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力的方向是怎樣的？問題2：如果已知汽車的質(zhì)量、汽車到環(huán)島中心的距離和汽車運(yùn)動(dòng)的速度，你能求出汽車此時(shí)所受的合力大小嗎？問題3：在運(yùn)動(dòng)員利用身體旋轉(zhuǎn)使鏈球加速的過程中，鏈球的受力情況是怎樣的？問題4：如果汽車?yán)@環(huán)島運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度表指針始終指在20km/h的位置，則汽車做的是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)？怎樣求汽車的加速度？知識(shí)內(nèi)容安排向心力、向心力的大小、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)、向心加速度物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃通過圓周運(yùn)動(dòng)條件的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生因果解釋的能力、完善運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念；通過從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)角度分析向心加速度的過程，發(fā)展學(xué)生的分析、推理和論證能力，加深學(xué)生對(duì)極限思想的理解；通過實(shí)驗(yàn)探究向心力的大小發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，加深學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的體會(huì)學(xué)習(xí)方式指導(dǎo)通過生活中的實(shí)例和動(dòng)手小實(shí)驗(yàn)，體會(huì)向心力大小與哪些因素有關(guān)；通過課堂實(shí)驗(yàn)，探究向心力大小的影響因素，通過理論推導(dǎo)，探究向心加速度的計(jì)算式學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破資源⑴認(rèn)識(shí)向心力：可以觀看實(shí)驗(yàn)視頻《探究向心力大小的表達(dá)式》，情境視頻《生活中的向心力》《向心力》，還可以觀看微課《什么是向心力》《探究向心力大小與質(zhì)量、半徑、角速度的關(guān)系》等；(2)認(rèn)識(shí)向心加速度：可以參照教材“拓展學(xué)習(xí)”欄目，探究向心加速度大小的表達(dá)式，或觀看微課《向心加速度》《運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析向心加速度》學(xué)習(xí)反饋檢測(cè)要點(diǎn)及方式要點(diǎn)：探究向心力大小的演示實(shí)驗(yàn)，并能說出探究向心力大小與質(zhì)量、半徑、角速度有關(guān)的實(shí)例；方式：⑴實(shí)驗(yàn)操作考查，或者教師操作、提問，學(xué)生解釋、回答問題，還可以通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；⑵學(xué)生書面作答習(xí)題、任務(wù)單或活動(dòng)設(shè)計(jì)；⑶課堂上小組交流討論

學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)劃預(yù)計(jì)2-3課時(shí)層級(jí)3：體會(huì)圓周運(yùn)動(dòng)的建模過程，形成應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的大思路問題情境創(chuàng)設(shè)創(chuàng)設(shè)四種運(yùn)動(dòng)情境⑴汽車在水平面上轉(zhuǎn)彎；⑵汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎；⑶火車轉(zhuǎn)彎；⑷汽車過拱形橋。針對(duì)以上情境提出以下參考問題：?jiǎn)栴}1：汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)什么力提供向心力？問題2：汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)什么力提供向心力？問題3：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)什么力提供向心力？問題4：汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎與在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎相比有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？問題5：汽車在傾斜路面轉(zhuǎn)彎和火車轉(zhuǎn)彎有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？問題6：在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，怎樣才能保證汽車不發(fā)生側(cè)滑？問題7：汽車過拱形橋時(shí)速度要低于多少才不會(huì)脫離地面，從而安全通過拱形橋？問題8：如果拱形橋面半徑增大到地球的半徑(約6400km)汽車想要在最高點(diǎn)脫離地面，速度需要達(dá)到多少？知識(shí)內(nèi)容安排火車轉(zhuǎn)彎、汽車過拱形橋、航天器中的失重現(xiàn)象、離心運(yùn)動(dòng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃通過分析生活中的各種圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，體會(huì)模型建構(gòu)過程方法，強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念；通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)一變速圓周運(yùn)動(dòng)一離心運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)過程體會(huì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從一般到特殊的研究思路學(xué)習(xí)方式指導(dǎo)通過自主學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，分析生活中的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，體會(huì)物理模型建構(gòu)方法，了解離心運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生原因及其在生活中的應(yīng)用學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破資源豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的分析：觀看微課《汽車過拱形橋》、知識(shí)講解課件《豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問題的求解思路》學(xué)習(xí)反饋檢測(cè)要點(diǎn)及方式要點(diǎn)：⑴能確定實(shí)際圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的來源；⑵能從運(yùn)動(dòng)與相互作用角度分析生活中的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，例如火車彎道為什么外軌道高于內(nèi)軌道，過拱橋?yàn)槭裁礈p速等。方式：⑴學(xué)生書面作答習(xí)題、任務(wù)單或活動(dòng)設(shè)計(jì)；⑵課堂上小組交流討論學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)劃預(yù)計(jì)2課時(shí)2單元教學(xué)過程設(shè)計(jì)基于本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)方式以實(shí)驗(yàn)探究和理論探究為主。(1)以核心問題引領(lǐng)新知探究，構(gòu)建知識(shí)體系本單元的核心問題是如何描述圓周運(yùn)動(dòng)，通過問題引導(dǎo)學(xué)生建立本單元的知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建以運(yùn)動(dòng)和相互作用觀為核心的知識(shí)體系，如圖所示。圓周運(yùn)動(dòng)單元核心問題（2）以核心任務(wù)引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)探究，掌握曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律本單元的核心任務(wù)是通過實(shí)驗(yàn)和理論探究圓周運(yùn)動(dòng)向心力和向心加速度，教師以問題為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生探究向心力的來源、向心力的大小和向心加速度的表達(dá)式，如圖所示。設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，將具體任務(wù)與核心問題結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生建立任務(wù)與任務(wù)