曲線運(yùn)動的速度方向創(chuàng)新實(shí)驗及教學(xué)設(shè)計

曲線運(yùn)動的速度方向天津市耀華中學(xué)

王艷麗人教版必修第二冊

第五章第一節(jié)目錄CONTENTS實(shí)驗教學(xué)分析實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)實(shí)驗教學(xué)過程實(shí)驗效果評價第一部分第二部分第三部分第四部分一、實(shí)

驗

教

學(xué)

分

析一、實(shí)驗教學(xué)分析本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中物理必修第二冊第五章第一節(jié)《曲線運(yùn)動》，是“曲線運(yùn)動與萬有引力定律”主題下的內(nèi)容，是整章教學(xué)的知識基礎(chǔ)。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對本節(jié)內(nèi)容的要求是，通過實(shí)驗，了解曲線運(yùn)動，知道物體做曲線運(yùn)動的條件。（一）教材分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過牛頓運(yùn)動定律的相關(guān)知識，能夠從力和運(yùn)動的關(guān)系角度分析物體運(yùn)動的原因，但尚未接觸過曲線運(yùn)動。高一學(xué)生已經(jīng)具備一定的分析推理能力、實(shí)驗操作能力，思維處于進(jìn)一步的拓展階段。在曲線運(yùn)動速度方向的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生根據(jù)甩干桶的現(xiàn)象，常認(rèn)為水甩出的方向隨著速度增大，會更接近徑向，這對本部分知識的學(xué)習(xí)有一定的認(rèn)知阻礙。一、實(shí)驗教學(xué)分析（二）學(xué)情分析知道曲線運(yùn)動的瞬時速度方向，能運(yùn)用極限思想理解瞬時速度的方向，并會在軌跡圖上畫出某點(diǎn)的速度方向；理解曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動，知道物體做曲線運(yùn)動的條件；能運(yùn)用牛頓第二定律、分解與合成的方法分析曲線運(yùn)動，進(jìn)一步理解運(yùn)動與相互作用的觀念。（三）教學(xué)目標(biāo)一、實(shí)驗教學(xué)分析教學(xué)重點(diǎn)：曲線運(yùn)動的瞬時速度方向；教學(xué)難點(diǎn)：曲線運(yùn)動的瞬時速度方向沿該點(diǎn)的切線方向。（四）教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)一、實(shí)驗教學(xué)分析二、實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)（一）原有實(shí)驗器材演示曲線運(yùn)動演示器：只能演示圓周運(yùn)動；利用墨水留痕易臟亂，不便于操作；雙軌道裝置，容易造成學(xué)生認(rèn)為小球延切線滑出是由于外軌道限制的結(jié)果。二、實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)（二）實(shí)驗設(shè)計思路如何突破學(xué)生認(rèn)為圓周運(yùn)動瞬時速度方向沿是徑向的錯誤認(rèn)知？1.克服軌道對小球運(yùn)動軌跡的束縛；2.使小球運(yùn)動軌跡留痕但又不影響小球做曲線運(yùn)動；

3.呈現(xiàn)一般曲線運(yùn)動瞬時速度方向。

二、實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)使用磁性小球進(jìn)行實(shí)驗，小球受到的吸引力提供向心力，在做圓周運(yùn)動時沒有外軌道的約束作用，小球飛出方向能夠很好的代表圓周運(yùn)動瞬時速度方向；二、實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)（三）實(shí)驗器材的創(chuàng)新利用“留痕法”，借助磁性畫板底盤，顯化小球運(yùn)動軌跡，且軌跡可消除，減少耗材，可重復(fù)利用；（三）實(shí)驗器材的創(chuàng)新二、實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)小球在失去引力后，借助鋁片擋板繼續(xù)給小球施加向前的推力，達(dá)到從圓周運(yùn)動到一般曲線運(yùn)動的轉(zhuǎn)變。（三）實(shí)驗器材的創(chuàng)新二、實(shí)驗設(shè)計思路與創(chuàng)新點(diǎn)三、實(shí)

驗

教

學(xué)

過

程三、實(shí)驗教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，提出問題提出問題：物體做曲線運(yùn)動時的瞬時速度方向如何表示？切線vAB三、實(shí)驗教學(xué)過程利用極限思想（二）猜想假設(shè)，理論分析三、實(shí)驗教學(xué)過程（三）演示實(shí)驗，認(rèn)識曲線運(yùn)動的瞬時速度方向演示實(shí)驗1：勻速圓周運(yùn)動瞬時速度圖像三、實(shí)驗教學(xué)過程演示實(shí)驗2：利用長鋁片做出一般曲線運(yùn)動軌跡三、實(shí)驗教學(xué)過程演示實(shí)驗3：驗證不同曲線運(yùn)動的瞬時速度方向三、實(shí)驗教學(xué)過程（四）學(xué)思結(jié)合，遷移應(yīng)用四、實(shí)

驗

效

果

評

價四、實(shí)驗效果評價優(yōu)點(diǎn)不足吸引力提供向心力，克服了軌道對小球運(yùn)動方向的限制，突破學(xué)生認(rèn)知難點(diǎn)：利用”留痕法“顯化曲線運(yùn)動瞬時速度方向，便于觀察；直觀的顯示出一般曲線運(yùn)動的瞬時速度方向，驗證結(jié)論的普適性。按