第三单元 曲线运动与万有引力定律-高中物理单元教学设计

>> 072 第三单元  曲线运动与万有引力定律 【单元教学设计】 1. 单元素养目标 第三单元的素养目标如表 3-1 所示。 表3-1　第三单元素养目标 教学内容 核心素养目标 物理 观念 曲线运动、运动的合成与分 解 认识曲线运动，掌握曲线运动条件 圆周运动 通过匀速圆周运动、变速圆周运动的概念树立运动观念 向心力、向心加速度、万有 引力定律 运动和相互作用观 科学 思维 曲线运动的速度方向、抛体 运动的规律 通过实验探究建立平抛运动的模型。通过对抛体运动规 律的研究，熟悉等效替代和化繁为简的思想 圆周运动，向心加速度的大 小、方向 （1）通过对生活中的自行车、游乐场中的旋转木马、天 宫二号太空舱等实例进行抽象、概括，建立圆周运动模 型，以此来发展学生的模型构建能力，促进学生物理观 念的进一步发展。 （2）通过分析线速度、角速度和周期的关系，应用极 限思想分析圆周运动的向心加速度等具体问题，发展学 生的科学推理能力。通过分析向心加速度与圆周运动半 径之间的关系、向心力来源等问题，发展学生的科学论 证能力。通过谈论向心加速度和圆周运动半径的关系， 以及汽车“飞离”地面的速度等具体问题，发展学生的 质疑能力与创新能力 郄国伟  王永胜 073 << 续　表 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 教学内容 核心素养目标 科学 思维 行星运动，万有引力定律的 得出过程 通过在问题解决过程中，学生对选择哪个物体作为研究 对象、运用哪些物理规律、需要忽略的次要因素是什么 这些问题的思考就是提高自身“科学思维”素养的过程。 学生能够从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思 想和研究方法 科学 探究 实验 ：探究平抛运动的特点 设计实验方案，能够利用频闪照相或者录制视频的方式 记录位置，在平面直角坐标系中进行数据处理，基于 证据得出结论并做出解释，并对过程和结果进行交流、 评估、反思 实验 ：探究向心力大小的表 达式 要让学生大胆的利用手边的常用的工具进行实验探究， 制订方案，培养学生的探究精神。利用现有仪器，设计 方案，用控制变量法进行实验，基于证据得出结论并做 出解释，并对过程和结果进行交流、评估、反思 科学 态度 与责任 对运动的合成与分解的探 究，抛体运动的规律在生活 生产中的应用 （1）逐渐形成对科学本质的认识，体会物理学是基于 人类有意识的探究而形成的对自然现象的描述与解释。 培养学生实事求是的态度。 （2）能用抛体运动解释生活和生产中的例子，认识平 抛运动的普遍性，体会物理学的应用价值 研究风车发电 通过对风车发电实例进行理性分析，培养学生的科学态 度与责任，使学生感悟从生活到物理和从物理反作用于 生活的思想，增强学生的成就感和责任感 万有引力定律得出过程的物 理学史 学生通过了解科学家关于天体运动问题的研究历史，感 悟科学家求真、求简的科学思想 2. 学生情况分析 （1）物理观念方面：学生对直线运动有了比较深刻的认识，对运动和相互作用 观有了初步的认识，能够定量解决直线运动中力和运动关系。 （2）科学思维方面：学生在模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等方面 具有一定的素养和能力。 （3）科学探究方面：学生在提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订 >> 074 　高中物理单元教学设计　 方案、获取和处理信息、得出结论并做出解释，以及对科学探究过程和结果进行交 流、评估、反思的能力正在逐步形成。 （4）科学态度与责任方面：经过前面高中课程的学习，学生已逐渐形成的探索 自然的内在动力，有了一定的科学态度，具有遵守道德规范、保护环境并推动可持 续发展的责任感。 【单元教学内容分析】 1. 本单元在形成“运动与相互作用观”中的地位 本单元是对普通高中《物理》教科书（人教版）必修第二册第五章至第七章的 研究。曲线运动是一种相对复杂的变速运动，是对学生所学运动学和动力学知识的 进一步拓展。从思维上看，本单元研究的曲线运动与前面所学内容构成了对运动和 相互作用认识由简单到复杂的过程。 2. 单元内容分析 （1）本单元包括三部分。 ①第一部分：抛体运动。抛体运动部分既有物理模型的建立和分析过程， 又有通过实验获取平抛运动特点的典型的科学探究过程，通过这些内容不仅可 以发展学生的运动与相互作用观，还可以培养学生科学思维和科学探究素养。 抛体运动部分按照“曲线运动—运动合成与分解—平抛运动”的结构进行，突 出了物理观念的形成，以及科学思维与科学探究素养的发展。抛体运动部分突 出解决曲线运动问题的“大思路”，即把复杂的曲线运动分解为水平方向上和竖 直方向上简单的直线运动，并进一步应用这个大思路分析论证平抛运动的规律。 抛体运动部分强调科学探究，在进行实验得出平抛运动规律之后，再从理论上 做出解释，强调了实验和理论在研究客观世界中的价值和作用。 ②第二部分：圆周运动。圆周运动是非匀变速曲线运动，比平抛更复杂， 没有办法像平抛一样分解成两个方向的直线运动，物体所受外力是变力。这部 分是学生所学运动学知识和动力学知识的进一步延伸。这一部分还紧密联系生 产、生活实例，涉及丰富的模型构建和推理过程，是培养学生科学思维和科学 探究素养的重要载体，是发展学生社会责任的良好素材。圆周运动按照“圆周 运动的描述—圆周运动的受力分析—圆周运动联系实际的问题”整体结构进行 编排，突出学生物理观念的形成，以及科学思维与科学探究能力的发展。 ③第三部分：万有引力与宇宙航行。这一部分第一个主题是回顾过去，介 绍人类对行星运动规律的认识过程和牛顿运动定律建立万有引力的过程，展现 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 075 << 了科学发展过程中科学家富有创造而又严谨的科学思维和科学态度。这是落实 物理学科素养的好素材。这部分第二个主题是展示现在，即应用万有引力定律 取得的巨大成就，如称量地球质量，发现未知天体和宇宙航行。 （2）单元的内容进阶层级。第三单元的内容进阶层级如图 3-1 所示。 图 3-1  第三单元内容进阶层级 （3）单元教学结构创建。 根据第三单元的内容，教师将学生的核心任务安排如表 3-2 所示。 表3-2  第三单元教学结构创建 核心任务 核心任务分解 教学内容 曲线运动研究方法 认识曲线运动 曲线运动，运动的合成与分解 平抛运动实验 实验 ：探究平抛运动的特点 曲线运动的实例分析 抛体运动 抛体运动的规律 圆周运动 圆周运动，向心力，向心加速度，生活中 的圆周运动 万有引力定律 万有引力的得出过程 行星的运动，万有引力定律，万有引力理 论的成就 万有引力的成就 宇宙航行 （4）单元教学任务设计。第三单元的教学任务设计如表 3-3 所示。 >> 076 　高中物理单元教学设计　 表3-3  第三单元教学任务设计 层  级 单元任务 学生活动 设计意图 层 级 一 ：初 步 认 识 曲 线 运 动 的 基 本 特点 任务一 ：列举生活中的曲线运动 通过生活中的曲 线运动，学生分 析曲线运动某点 的速度方向 教师以物理现象为出发 点，把学生快速带入物 理情境中，为本节课奠 定总基调，按照“现象— 速度方向—力”的逻辑 展开，遵从学生的认知 逻辑，还原科学发现的 本质 任务二 ：曲线运动的速度方向、 条件探究 通过滑雪运动学 生观察速度方向 的变化 层 级 二 ：探 究 运 动 的 合 成与分解 任务三 ：研究平抛运动 学生通过轨迹寻 找规律，并与力 的合成与分解比 较， 得 到 结 论 ： 运动的合成与分 解遵循平行四边 形定则 通过教师演示实验、学 生观察实验现象、总结 实验结论，这种教学模 式可以锻炼学生的思维 能力，以及总结问题的 能力 层 级 三 ：曲 线 运 动 的 实 例分析 任务四 ：研究飞机投弹 学生思考、讨论 并回答 ：做平抛 运动的物体分为 哪两个分运动？ 这两个分运动有 什么关系 教师通过引导学生动手 计算，培养学生的数学 计算能力和对平抛运动 公式的理解，通过对运 动的合成与分解方法的 活学活用，激发学生勇 于探索的精神任务五 ：研究火箭弹发射 学生类比平抛运 动 的 处 理 方 法， 处理一般的抛体 运动 层 级 四 ：探 究 圆 周 运 动 的规律 任务六 ：认识描述圆周运动的物 理量 学生观察、总结实 验结论 （1）学生能够理解线速 度、角速度、周期等概 念的定性分析、定量计 算及极限思想。学生在 推导过程中建立概念体 系，体验实践与理论的 关系 （2）本层级通过小组合 作培养学生团队合作意 识，通过对问题的猜想 培养学生科学探索精神 任务七 ：探究向心力的大小 学生体会向心力 表达式中各个物 理量对向心力大 小的影响 077 << 续　表 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 层  级 单元任务 学生活动 设计意图 层级五：运动 和相互作用的 硕 果 之“ 万 有引力定律” 任务八 ：定性研究行星的运动 学生阅读、分享、 交流，对行星运 动规律发展形成 初步认知 （1）本层级旨在让学生了 解科学家关于天体运动 问题的研究历史，感悟 科学家求真、求简的科 学思想方法和科学精神。 （2）本层级旨在培养学 生尊重事实、科学求真 的精神。 （3）本层级旨在让学生 跟随牛顿的脚步，从第 谷的数千个数据到开普 勒行星运动定律，再到 引力的表达式，让学生 可以体会认识越深刻， 表述就越简洁，含义就 越丰富的道理。体会科 学家在不断探索过程中 获得真知的那种愉悦感 任务九 ：利用数据定量研究行星 的运动 学生结合数据及 地理知识，展开 讨论，进而得到 开普勒第二定律 任务十 ：利用行星公转数据得到 中心天体的质量 学 生 根 据 问 题， 阅读课本，总结 行星与中心天体 间的引力表达式， 小组讨论交流并 展示。学生应用 物理知识，获得 天 体 科 学 数 据， 感受科学理论的 力量 层 级 六 ：曲 线 运 动 的 应 用 — 宇 宙 航行 任务十一 ：宇宙速度的理解 学生分小组合作 探究，展示成果， 交流讨论 （1） 本 层 级 旨 在 培 养 学 生 合 作 探 究 能 力，体验成功的快感。 （2）本层级通过人类 对太空的探索和对我国 在载人航天和宇宙探索 方面的成就与进展的介 绍，增强学生的民族自 豪感，落实“科学态度 与责任”这一核心素养 任务十二 ：卫星绕地球的运动 学生分组讨论如 何发射同步卫星 任务十三 ：我国航天成就展示 学 生 观 看 PPT， 交流心得 >> 078 　高中物理单元教学设计　  5 主题五　抛体运动 5.1　曲线运动（1课时） 梁建华 【设计理念】 本节课以惊险刺激的冬奥项目视频为出发点，把学生快速带入物理情境中，为 本节课奠定总基调，摆脱传统设计思路（分析运动轨迹—得出结论：曲线运动是变速 运动—进一步分析：运动过程存在加速度—F ＝ ma：运动过程受到力的作用），按 照“现象—速度方向—力”的逻辑展开，遵从学生的认知逻辑，还原科学发现的本质。 【教材分析】 本章《抛体运动》是物理必修第二册的第五章，它不仅要讨论曲线运动的规律， 同时要用牛顿运动定律对曲线运动进行分析。因此，本章实际上是运动学和动力学 在曲线运动上的具体应用，是学生必修第一册所学知识的进一步拓展和延伸。本章 曲线运动的相关基础知识也是第七章《万有引力与宇宙航行》，高二学生学习带电粒 子在电场中的类平抛运动的基础。这些都是高考考察的重点内容，所以本章也是高 中阶段比较重要的一章。 【学情分析】 高一学生刚把必修第一册牛顿运动力学直线运动学完，对于用牛顿运动定律处 理直线运动应该没太大问题。但曲线运动还从未接触过，不过学生在现实生活中接 触过许多曲线运动，根据学生的认知水平很容易接受什么是曲线运动。学生难以理 解曲线运动的方向和做曲线运动的条件，所以教师在教学中会让学生列举各种生活 实例及实验探究，让学生比较容易掌握这节内容。由于高一学生基本还保留了对直 观现象的兴趣，所以笔者精心设计了接球小游戏，提高学生的学习兴趣。 【教学目标】 1. 物理观念 学生能够知道曲线运动瞬时速度的方向，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。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 079 << 2. 科学思维 学生能够理解曲线运动是变速运动，知道物体做曲线运动的条件。 3. 科学探究 学生能够运用牛顿第二定律和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。 4. 科学态度与责任 科学研究应该服务社会的发展和进步。曲线运动的研究可以为解决实际问题提 供理论支持，如交通运输的优化、运动器材的设计等。 【教学重点】 曲线运动的速度方向。 【教学难点】 曲线运动的条件。 【教学方法】 讲授法、讨论法、实验法。 【教学过程】 1. 创设情境、引入新课 教师组织学生观看“高山滑雪”视频，这个运动的运动轨迹是曲线。学生观看 视频，思考问题。 教师引入课题曲线运动，由现象引发学生思考，为本节课程内容的展开奠定 基调。 2. 新课教学、激疑猜想 学生思考：曲线运动是什么物理量发生了变化？曲线运动的本质是一种什么 运动？ 学生分组讨论得出结论：曲线运动是速度方向发生了变化，曲线运动是一种变 速运动。 教师引导学生由直观现象初步思考内在因素，培养学生的观察能力和解释问题 的能力。 教师继续组织学生观看“高山滑雪”视频，运动员动作失误偏离轨道。 教师引导学生猜测一下曲线运动的速度沿什么方向？ >> 080 　高中物理单元教学设计　 学生观看视频，思考并回答问题：速度沿轨迹的切线方向。 这一教学过程可以培养学生的推理能力和解释问题的能力，并为渗透物理观念 中的运动与相互作用观埋好伏笔。 实验验证：教师介绍自制教具—滑雪场模型，说明使用方法和注意事项。学生 操作：模型水平放置，安装不同轨道，小球运动轨迹不同。教师提出问题：小球沿 什么方向离开轨道？说明什么结论？ 学生思考与讨论，运用所学知识解释实验现象。 学生回答问题：体现了极限思想。教师引导学生进行理论推导进一步解释实验 现象，培养学生的质疑能力、交流能力、科学论证能力、逻辑思维能力、团队合作 意识和严谨的科学态度。 学生总结结论：事实、实验和理论都表明，曲线运动的速度沿轨迹的切线方向， 曲线运动的速度方向一直在变化，因此是一种变速运动。 这一教学过程可以培养学生的结论意识和严谨的科学态度与责任。 教师提出问题：是什么因素导致曲线运动的速度方向一直在改变？ 学生猜想：力改变了速度方向。 教师引导学生进一步思考速度方向变化的原因，为落实运动与相互作用观做准 备，培养学生的质疑、推理能力和求真精神。 教师提出问题：力是矢量，具有大小、方向等要素，是什么因素导致速度方向 发生了变化呢？ 学生思考并回答：力的方向。 实验验证：教师引导学生观看课本中的演示实验，钢球从斜槽上滚下：不 放磁铁时，轨迹是直线；在直线轨迹一侧放置磁铁，轨迹是曲线； 上述实验现象说明了什么？ 学生思考并回答问题：当合力与速度不在同一条直线上时，物体做曲线运动。 （教师引导学生说出“合力”）通过实验验证猜想，培养学生的观察能力、推理能力、 逻辑思维能力和严谨务实的科学态度。 3. 新课教学、拓展说明 教师提出问题：做曲线运动的物体，所受合力方向、速度方向与轨迹之间有什 么关系？合力指向轨迹的哪一侧？ 学生思考并回答：合力方向与速度方向分别位于曲线轨迹两侧，合力总是指向 曲线轨迹的凹侧。 学生继续观看滑雪视频，解释转弯、腾空、凹地、偏轨这几种曲线运动现象。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 081 << 5.2　运动的合成与分解（1课时） 李  炎 【设计理念】 1. 基本理念 学生是学习的主体，在教学中，教师应凸显学生的主体地位，让学生充分参与教 学过程，培养学生分析问题、解决问题的能力，让学生自主学习，使教学轻松而高效。 2. 教学策略 教师针对所要解决的问题，创设情境，提出问题，学生交流探讨，提出解决方 案，教师点评并进行总结。 【教材分析】 1. 本节课在第五章抛体运动的第 2 节，在前一节教材已经讲解了曲线运动， 那么本节课的学习内容就是分析曲线运动的具体方法，后两节就是应用运动的 合成与分解解决实际问题，所以本节课有着承上启下的作用。 2. 教材的主要内容包括用蜡块来举例讲解一个实际的平面曲线运动，以及 如何运用运动的合成与分解分析这一实际运动。 【学情分析】 1. 学生整体素质良好，动手能力强。 2. 学生已经学习了直线运动、力的合成与分解，基础扎实。 3. 学生已经学习了数学上的直角坐标系等基础知识，具备了解决平面运动 的数学基础。 【教学目标】 1. 物理观念 （1）学生能够根据研究问题的需要建立合适的平面直角坐标系，并用函数描述 直线运动。 （2）学生能够理解合运动和分运动的概念，能对简单平面运动进行合成与分解。 2. 科学思维 通过运动的合成与分解，学生能够初步体会把复杂运动分解为简单运动的思想， 并能用这个思想解决类似的简单问题。 >> 082 　高中物理单元教学设计　 3. 科学探究 通过运动分解方式的探究过程，学生能够得出运动分解方法的科学结论。 4. 科学态度与责任 学生能够形成实事求是、求真务实的科学精神。 【教学重点】 运动的合成与分解的意义和方法。 【教学难点】 合运动和分运动的等时性和独立性。 【教学方法】 讲授法、讨论法、实验法。 【教学过程】 1. 创设情境、引入新课 教师演示实验：拿着一个纸团，在高处松手，让纸团自由下落。 教师提出问题：若不计空气阻力，纸团做什么运动？为了准确描述纸团的位置， 我们可以采用什么方法？ 教师演示实验：拿着一个纸团，在高处松手，让纸团开始下落，在纸团下落途 中，放置风扇，水平吹纸团。 教师提出问题：纸团做什么运动？为了描述此时纸团的位置，我们可以采用什 么办法？ 2. 播放视频，引入课题 在我们的生活中存在许多曲线运动，比如投掷铅球、标枪，篮球投篮，足球射 门等，我们应该怎么研究这些运动呢？除了建立直角坐标系，我们经常采用运动的 合成与分解的方法，把复杂的曲线运动转化为简单的运动。 学生观察实验，回答问题：纸团做自由落体运动；我们可以沿着竖直方向建立 一维坐标。 教师重复演示实验：拿着一个纸团，在高处松手，让纸团开始下落，在纸团下 落途中，放置风扇，水平吹纸团。 教师提出问题：纸团除了参与竖直方向的运动，还参与其他运动吗？ 学生观察实验，回答问题：纸团除了下落，还被风扇吹远了，即纸团除了参与 竖直方向的运动，还参与水平方向的运动。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 083 << 学生分组实验：找出合运动与分运动的特点。 教师介绍分组实验：同桌两位学生互相配合，需要铅笔、直尺、白纸，白纸放 在桌上，直尺轻压白纸并保持位置不变，甲学生沿着直尺画直线，乙学生沿着水平方 向匀速拉动纸张，要求在实验过程中闭上眼睛。学生分别按以下三种情况进行实验。 （1）只有甲学生画； （2）只有乙学生拉纸张； （3）同时进行。 教师提问：如果甲学生沿着直尺画直线的同时，乙学生沿着水平方向匀速拉动 纸张，那么，我们得到一条斜的直线，这说明了什么问题？ 教师设置悬念：如果同时释放两个小球，会发生什么情况呢？请学生猜猜？ 学生动手实验：同时释放两个小球，两个小球在水平轨道的 E 点相碰了！ 教师提出问题：刚才这种情况会不会是巧合呢？要怎么样证明不是巧合？请一 位学生来改进实验。 教师提出问题：刚才这个实验说明了什么问题呢？小球在竖直方向的运动会影 响水平方向的运动吗？ 学生互相配合，分组实验。 学生总结实验结论，并与他人分享实验结果。 ①如果只有甲画，得到一条竖的直线；②如果只有乙拉纸张，得到一条横 的直线；③如果同时进行，得到一条斜的直线；这说明了铅笔相对于纸张，同 时参与了两个方向的运动。 教师预估：这边需要说明所选取的参照物为纸张，这样才方便说明铅笔的运动。 学生观察实验仪器，熟悉实验器材。 学生上台动手实验：改变轨道 M、N 的高度差，重复实验，发现不管怎么调整 MN 的高度差，两个铁球总是相碰； 学生回答：小球在水平、竖直方向的运动互不影响，相互独立。 教师提出问题：在我们最开始的演示实验中，假设没风扇吹时纸团落地时间为 t，纸团现在从同一高度下落，开动风扇，纸团下落的时间为多少？ 纸团同时参与水平、竖直方向的运动，两方向的运动互相独立，因此纸团下落 的时间依然为 t。 实验探究：寻找合运动与分运动的规律。 如果一个物体同时参与几个运动，由已知的分运动求合运动的过程，称为运动 的合成，反之则称为运动的分解； >> 084 　高中物理单元教学设计　 猜一猜：运动的合成与分解遵循什么规律呢？怎么求解合运动的位移和速度？ 运动的合成与分解遵循平行四边形定则。 学生应用所学知识，解决小船渡河问题 教师播放视频：抗洪救灾渡河。 教师设置情境，提出问题：现在是抗洪抢险的紧张时刻，需要尽快渡河，应怎 么开船才能在最短时间过河？ 学生进行小组讨论，提出本小组的解决方案。 教师引导学生分析小船渡河问题。 5.3　实验：探究平抛运动的特点（1课时） 宋禹洲 【设计理念】 为了让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，并且通过多样化的教 学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究、合作学习的能力，针对 本节研究问题—平抛运动，笔者利用小组讨论、汇报交流、相互合作的方法让学生 全面体验实验探究过程。本节旨在让学生在教师引导下设计出创新的实验方案。这 一节的设计很好地突出了学习与创新相结合的探究式教学理念。 【教材分析】 1. 本节是通过实验探究平抛运动的规律，它既是应用前一节运动的合成与 分解方法解决实际问题的具体体现，也是后一节抛体运动的规律得出的前置条 件，更是学生自主设计、探究的好素材，在本章中有着承前启后的作用。 2.《普通高中物理课程标准（2017 年版 2020 年修订）》要求学生会用运动 合成与分解的方法分析平抛运动。 3. 初中的教材没有平抛运动的相关内容。 【学情分析】 1. 通过前面的学习，学生已经掌握了合运动、分运动，以及运动的合成与 分解所遵循的规律，明白了运动的合成与分解是处理曲线运动的根本方法。通 过一个多学期的学习，学生已经具备了初步的实验设计能力和实验操作能力。 2.学生可能设计不出验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验装置。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 085 << 3. 学生在学习中可能会采取的学习策略：分组讨论、向教师寻求帮助、实 验探究、总结反思等。 【教学目标】 1. 物理观念 学生能够理解平抛运动可以看成水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的自 由落体运动的合成，并且这两个分运动互相独立。 2. 科学思维 通过学生对实验对象的观察与分析，学生的观察能力、综合分析能力有所提升。 3. 科学探究 学生能够根据实验结果在教师引导下分析平抛运动，根据已有的知识找出平抛 运动的规律。 4. 科学态度与责任 本节通过观察、实验及探究、讨论等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事 求是的态度。 【教学重点】 平抛运动在水平方向是匀速直线运动，在竖直方向是自由落体运动。 【教学重点】 平抛运动的规律。 【教学方法】 实验法、讲解法、讨论法。 【教学过程】 1. 创设情境、引入新课 教师引导学生观察斜向上抛出的粉笔的运动轨迹。 教师引导学生观察水平桌面上的小球被碰后，以一定的水平初速度离开桌面后 所做的运动轨迹。 在空气阻力可以忽略的情况下，粉笔和小球的运动都属于抛体运动。 教师提问：做抛体运动的物体在运动过程中受什么力作用？ 忽略空气阻力，做抛体运动的物体只受重力的作用。 教师提问：为什么物体的轨迹是曲线？ >> 086 　高中物理单元教学设计　 物体的初速度与重力不在一条直线上。 教师提问：抛体运动的定义是什么？ 以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作 用，这时的运动叫作抛体运动。 教师引导学生回忆上节课的知识，为本节课的研究做铺垫。 2. 平抛运动 如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动。 教师提问：做平抛运动的物体有什么特点呢？ 3. 探究平抛运动的特点 （1）实验思路。 按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，平抛运动可以 看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动。 如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了。 （2）进行实验。 教师提问：如何通过实验获得平抛运动轨迹？ 人们可以用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置。 教师引导学生以左边第一个小球的中心为原点，分别沿水平向右和竖直向下的 方向建立直角坐标系，将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中， 如表 3-4 所示。 表 3-4　平抛运动的数据 时间 /s 水平距离 /m 竖直距离 /m 1 0.20 0.05 2 0.40 0.20 3 0.60 0.45 4 0.80 0.80 … … … 思考：根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，你能分析出小 球在水平方向和竖直方向分运动的特点吗？ 水平方向分运动的特点：在水平方向上小球每秒通过的路程都为 0.2 m，即相同 时间内通过的路程相等，所以在水平方向上小球做匀速运动。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 087 << 竖直方向分运动的特点：在竖直方向上小球相同时间内通过的路程分别为 0.05 m、0.15 m、0.25 m…，即 1 ∶ 3 ∶ 5…，符合自由落体运动的规律，所以在竖 直方向上小球做自由落体运动。 4. 探究平抛运动竖直和水平方向分运动的特点 （1）探究平抛运动竖直分运动。 ①实验器材：平抛运动演示装置、小锤、两个完全相同的小球。 ②实验步骤。 a. 用小锤击打弹性金属片后，A 球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时 B 球被 释放，做自由落体运动。 b. A、B 两球同时开始运动。教师引导学生观察两球的运动轨迹，倾听它们落地 的声音。 c. 教师引导学生分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个 实验，记录实验现象有什么变化。 思考讨论：你观察到哪些现象，这些现象说明什么问题？ ③实验现象。 a. 无论 A 球的初速度多大，它总是与 B 球同时落地。 b. A 球水平抛出时的速度越大，它飞出的水平距离也就越远。 ④实验结论。 a. 平抛运动的下落时间与它自由落体分运动的时间相等。 b. 平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，水平方向速度的大小不影响平抛运 动在竖直方向上的运动。 （2）探究平抛运动水平方向分运动。 ①实验器材：斜槽、白纸、复写纸、图钉、方木板、钢球、刻度尺、重锤、细 线、三角板、铅笔、铁架台。 ②实验步骤。 a. 教师引导学生用图钉将一张白纸和复写纸固定在装置的木板上。 b. 教师引导学生在木板左上角固定斜槽并使其末端点的切线水平，在纸上把这 个 O 点记下来，利用铅垂线画出通过 O 点的竖直线。 c. 在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N，钢球飞出后，落到挡 板上。钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 d. 教师引导学生取下白纸用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起来就 得出小球做平抛运动的轨迹。 >> 088 　高中物理单元教学设计　 e. 教师引导学生以 O 点为原点，画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴。 f. 教师引导学生求小球平抛的初速度 v0。 ③实验结论：平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，竖直方向的速度大小不 影响平抛运动在水平方向的运动。 ④注意事项： a. 实验应保证斜槽末端点的切线水平，方木板竖直。 b. 小球每次从斜槽上同一位置滚下。 5.4　抛体运动的规律（1课时） 梁建华 【设计理念】 本节课以战机投放的炮弹和战士扔出的手榴弹为突破点，将学生快速带入预设 的课堂环境中，为课程内容的展开奠定总基调。由于上节课已通过实验探究的方式 学习了平抛运动的定义和性质，因此本节课直接从理论推导的角度引导学生学习平 抛运动的规律，并以类比的方式进一步探究一般的抛体运动的规律，培养学生模型 建构、科学推理、科学论证和质疑创新的思维能力。 【教材分析】 抛体运动的规律作为抛体运动一章的重点，是运动的合成和分解知识的第一次 实际应用，是曲线运动的最典型实例，是理解其他曲线运动的基础。本节知识是历 年高考的必考内容，要求学生掌握两个分运动及其规律并熟练应用规律解决问题。 【学情分析】 1. 高一学生已经具备较好的物理实验能力、分析问题能力、归纳实验现象 的能力。 2. 学生刚学习过直线运动规律，对直线运动的分析方法记忆犹新。学生在 第 2 节中刚学过运动的合成与分解的知识，对分析曲线运动的方法并不陌生。 【教学目标】 1. 物理观念 学生能够建构关于抛体运动的物理图景。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 089 << 2. 科学思维 教师引导学生通过科学探究过程，掌握抛体运动的规律，能够灵活运用抛体运 动的规律解决问题。 3. 科学探究 学生能够掌握平抛运动的研究方法，学会运用运动的合成与分解来研究复杂的 曲线运动。 4. 科学态度与责任 学生能够将研究成果应用于实际，解决生活中的问题，如改善体育运动训练方 法、提高工程设计的安全性等。 【教学重点】 1. 平抛运动的特点。 2. 平抛运动的规律。 【教学难点】 1. 平抛运动的研究方法。 2. 用运动的分解和合成来研究复杂的曲线运动。 【教学方法】 小组讨论法、实验探究法、展示交流法、合作学习法。 【教学过程】 1. 创设情境、引入新课 教师组织学生观看视频，战机投放的炮弹和志愿军投出的手榴弹在做曲线运动， 试分析它们的受力情况。 学生观看视频，思考并回答问题：炮弹和手榴弹受重力和空气阻力。 教师说明：相比于重力而言，空气阻力一般可以忽略不计。 教师提出问题：在直线运动中，我们学过一种只受重力的运动，是什么运 动呢？ 学生回答问题：自由落体运动。 教师提出问题：从受力的角度来看，若忽略空气阻力的影响，炮弹的运动与自 由落体运动有什么区别？ 学生思考并回答：自由落体运动的初速度为零，而子弹和炮弹运动的初速度不 为零。 >> 090 　高中物理单元教学设计　 物体只受重力，且初速度不为零的运动叫作抛体运动。本节课我们将从理论分 析的角度，对抛体运动的规律进行讲解。 2. 新课教学、回顾旧知 教师说明：抛体运动有很多形式，上节所讲的平抛运动就是一种抛体运动。 教师提出问题：前面我们通过什么方法研究了曲线运动的规律？ 学生思考并回答：运动的合成与分解。 教师说明：炮弹若从战机上水平投出，且忽略空气阻力的作用，炮弹将做平抛 运动。 教师提出问题：什么是平抛运动？平抛运动的条件是什么？平抛运动的性质是 什么？ 学生思考并回答：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力， 物体只在重力作用下所做的运动，叫作平抛运动。 教师提出问题：平抛运动分为哪两个分运动？这两个分运动有什么关系？ 学生思考、讨论并回答：物体在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动； 在竖直方向上，物体的初速度为零，且只受重力作用，物体做自由落体运动，加速 度等于 g。这两个分运动是独立的，互不干涉，且时间相等。 3. 平抛运动的速度 教师说明：平抛运动的物体在竖直方向上是自由落体运动，在水平方向上速度 的大小并不影响平抛运动在竖直方向上的运动。 教师提出问题：合速度的方向是怎样的？如何定量计算平抛运动的合速度方向？ 定性分析：曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，平抛运动的速度方向也沿 轨迹切线方向。 4. 平抛运动的位移与轨迹 教师提出问题：平抛运动物体的飞行时间、飞行距离和落地速度分别由什么量 决定？ 教师提出问题：如何表示出某一时刻运动的合位移？ 教师提出问题：平抛运动的轨迹是怎样的？ 教师说明：二次函数的图像是一条抛物线。 结论：平抛运动的轨迹是一条抛物线。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 091 << 5. 一般的抛体运动 教师提出问题：从战机上斜抛出的炮弹和从战士手中斜抛出的手榴弹在空中画 出一道弧线，它做的是什么运动？ 学生思考并回答：斜抛运动，即把物体以一定的初速度斜向上或斜向下抛出， 只受重力作用的运动。 教师提出问题：类比平抛运动的处理方法，我们应怎样处理一般的抛体运动？ 学生交流并回答：分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线 运动。 教师提出问题：除了视频中的例子，生活中常见的斜抛运动有很多，请大家举 例说明。 学生思考并回答： （1）用手斜向上抛出一个石块； （2）斜向上喷出的水的轨迹； （3）掷出的铅球。 教师说明：这些例子都可以看成是抛体运动。但有一个前提，即空气的阻力可 以忽略。如果速度不大，这样处理的误差不大。但是物体在空气中运动时，速度越 大，空气阻力也越大，所以，研究子弹的运动时就不能忽略空气阻力。 教师提出问题：子弹运动的实际轨迹大致是怎样的？ 学生思考并回答：不是严格的抛物线。  5 主题六　圆周运动 6.1　圆周运动（1课时） 张娅芳 【设计理念】 本节是一节概念课，教师在教学过程中通过自制风车教具，构建积极有意义的 情景，让学生建立“线速度”“角速度”“周期”和“转速”的概念。 >> 092 　高中物理单元教学设计　 【教材分析】 本节从运动学的角度描述圆周运动，进一步丰富了学生对机械运动的认识，这 也是学生第一次认识具有周期性特征的机械运动。本节涉及圆周运动、匀速圆周运 动，以及描述匀速圆周运动的线速度、角速度、周期和转速等概念。圆周运动与日 常生产、生活紧密相连，学好圆周运动的知识，不仅为解释生活中的现象和解决相 关问题奠定了基础，也为下一章学习万有引力定律打下了知识基础。 【学情分析】 学生在前面的学习过程中已掌握了有关曲线运动的相关知识，在实际生活中接 触了许多鲜活的素材，已经具备了一定的知识积累和生活阅历。学生初步掌握了微 元法、比值定义法、控制变量法、化曲为直思想，再加上在数学上对圆的认识，已 经初步具备了研究圆周运动问题的基本能力。 【教材目标】 1. 物理观念 （1）学生能够树立运动观念，知道什么是圆周运动、匀速圆周运动。 （2）学生能够理解线速度、角速度、周期的概念，会用相关公式进行计算。 2. 科学思维 学生能够运用极限法理解线速度的瞬时性，掌握运用圆周运动的特点分析有关 问题的方法。 3. 科学探究 学生能够知道描述物体做圆周运动快慢的方法，进而掌握描述物体做圆周运动 快慢的物理量：线速度 v、角速度 ω、周期 T、转速 n 等。 4. 科学态度与责任 （1）通过极限思想和数学知识的应用，学生能够体会学科知识间的联系，建立 普遍联系的观点。 （2）通过合作探究学习，学生能够养成多动手、勤思考、善于归纳总结的学习 态度，提升学生学习物理的兴趣和热情。 （3）学生能够体会物理知识来源于生活，服务生活的价值观。 【教学重点】 1. 线速度、角速度、周期的物理意义。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 093 << 2. 线速度的瞬时性和矢量性。 3. 匀速圆周运动是变速运动。 【教学难点】 线速度、角速度、周期和转速这四个物理量的关系。 【教学方法】 启发式教学法、合作探究法、合作交流法、多媒体演示法。 【教学过程】 1. 课堂引入 教师提问：发电风车扇叶圆周运动较慢，却能发出强大的电流，为什么？ 2. 模型构建、教师引导 教师引导学生回想视频中发电机轮和扇叶转动有快有慢，如何描述转动的 快慢？ 教师说明：圆周运动是针对质点说的，学生在研究时应该选择物体上的某一点 进行研究。 3. 线速度 教师提问：发电风车增速机的存在，使发电机能够快速转动，发出电能。如何 描述圆周运动的快慢？ 教师引导学生总结：我们可以比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短；比较 物体在一段时间内半径转过的角度；比较物体转过一圈所用时间；比较物体在一段 时间内转过的圈数。 教师总结：圆周运动线速度的定义式、单位、方向、物理意义。 教师提问：在圆周运动中，若物体在任意相同的时间内通过的弧长也相等，该 物体的线速度有何的特点？ 教师提问：匀速直线运动中的“匀速”与匀速圆周运动中的“匀速”，其物理意 义有何不同？ 4. 角速度 教师自制教具演示，提出问题：发电风车转动时，由于链条不可伸长，也不 会脱离齿轮打滑，因而大、小齿轮边缘的点在相等时间内通过的弧长是相等的，即 线速度大小相等。但由于两个齿轮的半径不同，相等时间内它们转过的角度是否 相同？ >> 094 　高中物理单元教学设计　 角速度可用来描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢。 教师总结：圆周运动角速度的定义式、单位、方向、物理意义。 教师提问：在匀速圆周运动中，物体在任意相同的时间内转过的圆心角是否相 等呢？在匀速圆周运动中，物体的角速度有什么样的特点？ 5. 周期和转速 自制教具演示，提出问题：什么物理量可以体现圆周运动周而复始的特点？ 教师提示：除了用线速度、角速度描述圆周运动，还有更宏观的途径，研究物 体转一圈所用的时间或者一秒转几圈。教师引出周期和转速的概念。 6. 线速度与角速度的关系 教师提出问题：既然这四个物理量可以从不同角度描述圆周运动的快慢，它们 之间有什么联系呢？ 教师提示：圆周运动中的弧长与半径、圆心角有什么关系？ 6.2　向心力（2课时） 张朋朋 【设计理念】 向心力是物理学中的一个重要概念，它涉及物体做圆周运动时的受力情况。在 教学设计中，教师注重将理论知识与实践活动相结合，通过实验、演示和模拟等方 式，让学生直观地感受向心力的存在和作用。通过实际操作和观察，学生可以更深 入地理解向心力的概念和原理，形成对向心力的直观认识。 向心力教学设计注重培养学生的科学思维。通过分析向心力的大小、方向和作 用效果，学生可以运用逻辑推理和归纳演绎等方法，探究物体做圆周运动的规律。 教师鼓励学生提出自己的疑问和假设，通过实验和观察来验证或推翻这些假设，从 而培养他们的探究精神和创新能力。 【教材分析】 本节课需要学生掌握向心力的概念、向心力的大小、方向，学会分析向心力的 来源，学好这一章对之后万有引力的学习和高二带电粒子在磁场中的运动都有很大 帮助。本节课从用带绳的小球让学生感受向心力出发，到使用向心力演示器引出向 心力的数学表达式，在此过程中不断深化学生对向心力的理解，最后由特殊到一般， 让学生推广出变速圆周运动和一般的曲线运动的分析方法。 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 095 << 【学情分析】 学生已经学习了曲线运动的一些基本规律，知道了描述匀速圆周运动的物理量， 再结合之前学习过的牛顿运动定律，对向心力的概念比较容易理解，但是很多学生 可能会认为向心力是一种性质力，做受力分析会出现错误，所以怎样让学生理解向 心力是一种效果力是本节课的一个难点。 【教学目标】 1. 物理观念 学生能够建立向心力的物理观念，掌握向心力的确切含义。 2. 科学思维 本节能够培养学生分析问题、解决问题的能力，以及从特殊到一般的科学思维。 3. 科学探究 通过对向心力的大小与哪些因素有关的探究，学生能够熟悉科学探究的一般 过程。 4. 科学态度与责任 通过实例，本节课能够拉近科学与学生的距离，调动学生学习的积极性，培养 学生的学习兴趣。 【教学重点】 1. 向心力的概念。 2. 向心力的大小与 m、r、ω 的关系。 【教学难点】 向心力的来源与向心力的计算。 【教学方法】 多媒体演示法，实验演示法。 【教学过程】 1. 创设情境、引入新课 教师引导学生观看铁笼飞车和水流星视频。 2. 模型建立 教师讲解理想化处理的模型。 >> 096 　高中物理单元教学设计　 教师组织学生分组进行感受向心力的实验。 教师用向心力演示器向学生演示向心力和物体质量、半径、角速度之间的关系。 教师带领学生完成表格。 教师引导学生用向心力演示器验证向心力表达式。 教师找一学生进行圆锥摆实验，另一学生计时。 教师总结学生的实验结果。 教师对变速圆周运动、一般的曲线运动进行讲解。 实例：教师请多名学生利用水杯进行水流星实验。 教师提出问题：为什么水在最高点没有流出来？ 学生分组讨论。 6.3　向心加速度（1课时） 张娅芳 【设计理念】 本节是一节重要的概念课，教师在教学过程中通过构建积极的情景，让学生建 立向心加速度的概念。 【教材分析】 向心加速度是描述圆周运动的又一重要概念，教材在“问题”栏目中，从运动 和力的关系出发，确定做圆周运动的物体具有加速度。本节是前一节“向心力”的 拓展，又是学好后一节“生活中的圆周运动”的前提，具有承上启下的作用。本节 的重点是向心加速度的方向和大小。教材从动力学角度出发，根据“从力推知加速 度”的思路，在前一节确定的向心力的方向和大小的基础上，得出向心加速度的方 向和大小，使学生可以较容易掌握向心加速度的概念。教材在“拓展学习”栏目中 从运动学角度根据加速度的定义式推导向心加速度的方向和大小，这为学有余力的 学生开了一个“窗口”。 【学情分析】 学生在前面的学习过程中已经知道运动和力的关系、加速度的定义式、圆周运 动具有加速度、圆周运动中线速度与角速度的关系等知识，同时初步掌握了近似、 极限思想，学生初步具备了研究向心加速度问题的基本能力。本节作为典型的概念 课，内容相对其他节而言比较单调。教师应通过构建积极有意义的情景，让学生体 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 097 << 会向心加速度的概念。从运动学角度学习加速度的概念时，学生可能会遇到来自三 方面的困难。 1. 已有经验的阻碍作用 受直线运动中加速度概念的影响，学生会认为匀速圆周运动速度的大小没有变 化，没有加速度。 2. 相关知识经验的不足 学生知道速度是矢量，但对不共线矢量的减法运算的知识储备不足，对确定速 度变化量的方向感到困难。 3. 不理解近似、极限思想 学生对小角度时采用的近似、极限的思想处理不太理解，这需要教师精心设计 问题，并让学生进行充分的讨论。 【教材目标】 1. 物理观念 学生能够树立运动观念，知道向心加速度的表达式，理解向心加速度与半径的 关系，会选择合适的公式进行简单的计算。 2. 科学思维 学生能够运用近似、极限的思想推导向心加速度的大小和方向。通过从多角度 认识问题、分析问题的过程，学生的科学思维和推理能力得到提升。 3. 科学探究 学生能够学会在向心加速度的方向和大小的推导过程中用到的数学方法。 4. 科学态度与责任 本节能够培养学生的思维能力和分析问题的能力，培养学生探究问题的品质。 【教学重点】 1. 匀速圆周运动加速度的产生原因。 2. 向心加速度的计算公式。 【教学难点】 向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的推导过程。 >> 098 　高中物理单元教学设计　 【教学方法】 讲授法、小组讨论法、合作探究法、多媒体演示法。 【教学过程】 1. 新课引导 教师组织学生观看天宫二号空间实验室在轨飞行视频。 教师提问：我们可以认为天宫二号绕地球做匀速圆周运动。那么，它的线速度 是否发生变化？它是否有加速度？如果有，该如何确定它在轨飞行时加速度的方向 和大小呢？ 学生观看视频，分小组讨论，并总结。 教师引导学生得出结论：匀速圆周运动速度大小没有变化，但速度方向时刻发 生变化，存在加速度。 2. 探究匀速圆周运动加速度 教师提问：如果我们将地球绕太阳运动看作匀速圆周运动，地球是否具有加速 度？如果有，加速度的方向如何确定？ 教师提问：在光滑桌面上做匀速圆周运动的小球加速度的方向如何确定？ 教师提问：做匀速圆周运动的物体加速度的方向是什么？ 学生分组讨论：地球绕太阳做匀速圆周运动运动的过程中，虽然速度大小不变， 但速度方向在不断发生变化，因此具有加速度。 学生活动：根据牛顿第二定律可知，加速度的方向与合力的方向相同，而地球 受到的引力应该指向太阳，因此加速度指向太阳。通过受力分析可知，小球的重力 和支持力平衡，那么绳子的拉力即小球受到的合力，它也指向圆周运动的圆心，加 速度也指向圆心。 3. 从运动学视角确定向心加速度的方向 教师提出问题：除了可以用牛顿第二定律确定向心加速度的方向，你还有什么 方法可确定向心加速度的方向？ 学生独立思考后回答。 4. 探究匀速圆周运动的加速度大小 问题 1 ：小球正以角速度 ω 做半径为 r 的匀速圆周运动，它的向心加速度大小 是多少？ 问题 2 ：计算向心加速度的公式除了 a ＝ ω2r，还有其他表达式吗？ 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 099 << 问题 3 ：根据 a ＝ ω2r 与 a = v r 2 ，请分析向心加速度与半径究竟是成正比，还 是成反比？该如何理解这一问题？ 问题 4 ：物体做变速圆周运动时，向心加速度的表达式据 a ＝ ω2r 与 a = v r 2 是 否成立？为什么？ 学生独立推导问题 1 和问题 2，然后展示，其他学生补充完善。 学生先独立思考问题 3，然后小组讨论，再回答，教师根据学生回答的情况决定 是否补充说明。 学生小组交流讨论问题 4，选代表发言。 5. 从运动学视角确定向心加速度的大小 问题 1 ：除了用牛顿第二定律推导向心加速度的大小，是否还有其他方法？ 问题 2 ：从运动学角度推导出的加速度大小与根据牛顿第二定律得到的结果是 否一致？ 从运动学角度推导向心加速度的表达式难度比较大。 学生先独立思考问题 1，然后小组讨论。 学生独立思考问题 2，然后展示，其他学生补充完善。 教师根据学生回答的情况决定是否补充说明。 6.4　生活中的圆周运动（2课时） 张朋朋 【设计理念】 本节课以实例为主，旨在培养学生模型构建和应用物理知识解决实际问题的能 力，本节课的素材以视频素材为主，教师把生活中的实例展示在学生面前，引导学 生一步一步构建模型，从而分析清楚实际问题的本质。 【教材分析】 本节课是高中必修第二册第六章的最后一节，可以综合应用前边所学知识，所 以是一节应用知识解决实际问题的应用课。本节课可以有生动的实例，也可以有高 中知识对生活中的现象的物理解释，这些贴近生活的实例可以进一步激发学生对高 中物理的学习兴趣。这一节既是本章关于圆周运动的总结，又为下一章万有引力与 宇宙航行的知识打下基础，有着承上启下的重要作用。 >> 100 　高中物理单元教学设计　 【学情分析】 通过前三节的学习，学生已掌握了分析圆周运动的物理方法，但对向心力和向心 加速度的理解还需要加深。学生见过很多生活中的圆周运动，但对于这些现象背后的 原因还不太了解。本节课以生活中的实例为背景，培养学生从实际问题中抽象物理模 型的能力，也让学生能够应用所学知识解决实际问题，激发学生学习物理的积极性。 【教学目标】 1. 物理观念 学生能够根据所学知识分析生活中的各种圆周运动，在此过程中体会模型构建 的方法。 2. 科学思维 学生能够知道航天器中的失重现象。 3. 科学探究 通过观察生活中的离心现象，学生能够知道离心运动产生的原因，了解其在生 活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。 4. 科学态度与责任 本节通过对生活中的圆周运动的介绍，培养学生探索求知的精神。 【教学重点】 在具体问题中找谁提供向心力，并应用牛顿第二定律进行相关计算。 【教学难点】 正确认识向心力的来源。 【教学方法】 多媒体演示法。 【教学过程】 1. 旧知识复习 （1）圆周运动的动力学方程。 （2）向心力表达式。 2. 火车转弯 播放快速列车脱轨视频，教师提问：案例中事故发生的原因是什么？ 　第三单元 曲线运动与万有引力定律　 101 << 教师播放正常火车在铁轨上拐弯的视频，引导学生观察导轨，从而引出问题： （1）火车在轨道上行驶为什么不掉下来？ （2）火车在水平轨道上匀速转弯时受哪些力的作用？火车转弯的向心力由谁来 提供？ （3）高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压的后果会怎样？ （4）为了避免火车在水平轨道转弯速度过快会造成翻车事故，火车轨道应如何 改造，才能解决这一实际问题？ 3. 汽车过拱形桥和凹形路面 （1）汽车过凸形桥（最高点）。 教师提问：此时汽车在竖直方向上受哪些力呢？汽车处于失重状态还是超重状 态呢？ 教师引导学生进行受力分析，应用力的合成与分解的知识求得此时汽车受到的 合力，应用牛顿第二定律推导出合力与汽车速度的关系，再求得地面对汽车的支持 力的大小，最终确定汽车处于失重状态。 （2）汽车过凹形桥（最低点）。 教师提问：此时汽车在竖直方向上受哪些力呢？汽车处于失重状态还是超重状 态呢？ 教师引导学生进行受力分析，应用力的合成与分解的知识求得此时汽车受到的 合力，应用牛顿第二定律推导出合力与汽车速度的关系，再求得地面对汽车的支持 力的大小，最终确定汽车处于超重状态。  5 主题七　万有引力与宇宙航行 7.1　行星的运动（1课时） 皮建立 【设计理念】 从大单元教学的思路来看，本节内容属于曲线运动大单元理论的承接和拓展， 本节的教学设计应立足对学生进行科学态度与科学思想方法的教育，让学生通过了