劉春雷

【教學(xué)目標(biāo)】

1.了解曲線運(yùn)動(dòng)的概念，知道曲線運(yùn)動(dòng)的條件，理解曲線運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)；

2.體會(huì)曲線運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，并通過(guò)探究讓學(xué)生學(xué)會(huì)歸納和總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；

3.經(jīng)歷科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，并能夠做到學(xué)以致用。

【教材分析】

“曲線運(yùn)動(dòng)”選自人教版高中物理教材必修2第1節(jié)的內(nèi)容，課程涉及兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。

【學(xué)情分析】

教學(xué)邏輯視角下的教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在確保教學(xué)內(nèi)容的連貫性和有效性。對(duì)于高中物理教學(xué)，特別是“曲線運(yùn)動(dòng)”這1節(jié)，如何將抽象的物理概念生動(dòng)地呈現(xiàn)給學(xué)生，并引導(dǎo)他們理解、掌握和應(yīng)用，是教學(xué)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。本教學(xué)設(shè)計(jì)以人教版高中物理教材為基礎(chǔ)，結(jié)合探究、講授、小組討論和練習(xí)等多種教學(xué)方法，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

高一學(xué)生和初中學(xué)生相比學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，而且能夠自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)習(xí)慣較好，但容易受教師的教學(xué)思想與方式的約束。面對(duì)這種情況，在教學(xué)中，高中物理教師需要注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，以期能夠提高學(xué)生的物理綜合能力。

【教學(xué)方法】

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方法，如可以采用講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法等相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。通過(guò)講授法傳授基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)討論法引導(dǎo)學(xué)生深入思考，通過(guò)實(shí)驗(yàn)法培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)探究精神。

【教具準(zhǔn)備】

多媒體設(shè)備、紙杯、皮筋、鏈球、鋼球、木球、磁鐵等。

【教學(xué)過(guò)程】

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生興趣——提出曲線運(yùn)動(dòng)的概念

師：同學(xué)們，這節(jié)課老師給大家?guī)?lái)了一個(gè)我在課前自制好的“滑翔機(jī)”，還沒(méi)有開(kāi)始試行，想讓大家?guī)臀覚z測(cè)一下這個(gè)東西還有哪里需要改進(jìn)。老師先給大家介紹下我這個(gè)滑翔機(jī)用到的器材：2個(gè)杯子、5根橡皮筋、寬一點(diǎn)的透明膠帶。先將兩個(gè)紙杯的底端粘起來(lái)，然后將連成環(huán)狀的皮筋繞在杯子的中間，適當(dāng)拉緊，左手按著皮筋一端，右手拉著皮筋另外一邊，松開(kāi)左手，杯子就會(huì)被彈出。大家能看出來(lái)杯子是怎么運(yùn)動(dòng)的嗎？

生：杯子會(huì)向前旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

師：大家說(shuō)得沒(méi)錯(cuò)，接下來(lái)我們?cè)賮?lái)看兩段視頻（欣賞香蕉球、鏈球的運(yùn)動(dòng)）。今天我們就來(lái)一起探究一下物體的曲線運(yùn)動(dòng)。

（設(shè)計(jì)意圖：調(diào)動(dòng)學(xué)生探究曲線運(yùn)動(dòng)的積極性，發(fā)現(xiàn)生活中的物理學(xué)，并為接下來(lái)學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)方向做鋪墊。）

環(huán)節(jié)二：創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，探究科學(xué)實(shí)驗(yàn)——確定速度方向

1.播放鏈球運(yùn)動(dòng)

師：我們先來(lái)看一下曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員拿著一個(gè)鏈球拋出時(shí)，鏈球在手的牽引下可以做曲線運(yùn)動(dòng)，他一旦松手，鏈球會(huì)怎么樣？

生：會(huì)出現(xiàn)鏈球飛出去的情況。

師：請(qǐng)每組同學(xué)拿出你們手中的鏈球，模擬和觀察一下不同時(shí)刻鏈球飛出的方向，哪一組學(xué)生可以說(shuō)一下你們觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

生：鏈球會(huì)沿著甩出去的切線方向運(yùn)動(dòng)。

師：還有不同的答案嗎？

生：選擇松手之后，可以看到鏈球是從松手位置飛出去的。

師：這個(gè)就說(shuō)明進(jìn)行曲線運(yùn)動(dòng)的物體在不同時(shí)刻它的運(yùn)動(dòng)方向是不相同的。

鏈球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓形，而我們歸納出它的運(yùn)動(dòng)方向是沿切線方向進(jìn)行的，那對(duì)于普通的曲線是否也是如此呢？讓我們進(jìn)行另一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

2.播放鋼球離開(kāi)軌道的視頻，觀察其速度方向

首先，我們搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在一張平整的桌子上鋪上一層白色的紙張，作為實(shí)驗(yàn)的記錄紙。接著，我們選取一些較小的弧線，并輕輕地將它們放置在白紙上，形成一個(gè)連續(xù)的彎曲曲線，這個(gè)曲線將模擬鋼球在滾動(dòng)過(guò)程中可能經(jīng)過(guò)的路徑。接下來(lái)，我們將一個(gè)帶有紅印泥漿的鋼球放置在曲線的一端（我們稱(chēng)其為C端）。然后，輕輕釋放鋼球，讓它沿著曲線滾動(dòng)。當(dāng)鋼球滾到曲線的某個(gè)點(diǎn)（我們稱(chēng)其為B點(diǎn)）時(shí)，它會(huì)在白紙上留下一個(gè)紅印，這個(gè)紅印將記錄鋼球在B點(diǎn)時(shí)的位置。為了更準(zhǔn)確地記錄鋼球在B點(diǎn)時(shí)的移動(dòng)方向，我們?nèi)∠乱欢螌?dǎo)軌，并將其放置在B點(diǎn)處。然后，再次將帶有紅印泥漿的鋼球從這段導(dǎo)軌上滾動(dòng)并在白紙上留下另一條軌跡。這條軌跡將表示鋼球在B點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向。大家想一想：白色的紙張上的印記和軌跡是怎樣的？

生：紅印僅與軌跡相交，而并不完全覆蓋軌跡。這表明紅印所在的那條線即是鋼球在B點(diǎn)時(shí)的速度方向，也就是鋼球在該點(diǎn)的切線方向。在沒(méi)有軌道限制的情況下，鋼球的運(yùn)動(dòng)方向是沿著它所在位置的切線方向進(jìn)行的。因此，可以得出結(jié)論，在任意一點(diǎn)上鋼球的運(yùn)動(dòng)方向總是與該點(diǎn)所在的曲線切線方向一致。

師：除了實(shí)驗(yàn)方法外，還有什么方法可以確定物體在某一時(shí)刻的速度方向？在初中數(shù)學(xué)里，我們已經(jīng)知道了圓的切線，對(duì)于其他曲線來(lái)說(shuō)，切線指的是什么？

生：我們過(guò)曲線的AB兩點(diǎn)作直線，這條直線就叫曲線的割線。假設(shè)B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)B點(diǎn)接近A點(diǎn)時(shí)，這條割線就叫曲線在A點(diǎn)的切線。

師：上面實(shí)驗(yàn)幫助我們總結(jié)出了做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在任意一點(diǎn)的速度方向，那么在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，曲線運(yùn)動(dòng)的速度和直線運(yùn)動(dòng)的速度有什么不一樣？

生：在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，直線運(yùn)動(dòng)的速度方向沒(méi)有變化，而曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向一直在變。

師：很好，這個(gè)過(guò)程其實(shí)大家可以按照一個(gè)流程來(lái)理解：

速度是矢量→速度方向變化→速度矢量就發(fā)生了變化→具有加速度→曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。

讓我們?cè)賮?lái)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)！

3.借助飛鏢做實(shí)驗(yàn)，體會(huì)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

師：某物理興趣小組為了研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向做了一個(gè)課外實(shí)驗(yàn)——飛鏢的運(yùn)動(dòng)軌跡。

生：飛鏢在不同的位置的運(yùn)動(dòng)方向是不同的。

師：前面這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明曲線運(yùn)動(dòng)中物體的速度方向是時(shí)刻改變的。所以我們研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向就是研究物體在某一時(shí)刻或者某一位置時(shí)的速度方向。

環(huán)節(jié)三：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)科學(xué)思維——曲線運(yùn)動(dòng)的條件

師：為什么有些物體做直線運(yùn)動(dòng)，有些物體做曲線運(yùn)動(dòng)呢？請(qǐng)大家用力的作用來(lái)分析一下。

生（實(shí)驗(yàn)）：以水平桌面上運(yùn)動(dòng)的鋼球?yàn)槔?，它做的是直線運(yùn)動(dòng)，受重力和摩擦力的影響速度逐漸減小，我們發(fā)現(xiàn)物體所受摩擦力的方向和運(yùn)動(dòng)方向相反。

師：如果在鋼球運(yùn)動(dòng)路線旁放一塊磁鐵，小鋼球?qū)⒆鍪裁催\(yùn)動(dòng)，此時(shí)鋼球所受的力是什么力？若鋼球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，拿走磁鐵，鋼球?qū)?huì)做什么運(yùn)動(dòng)？

生：當(dāng)物體在一個(gè)平滑的平面上作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體會(huì)受到垂直的向下的重力，會(huì)受到豎直向上力的支撐，也會(huì)有一個(gè)與物體移動(dòng)方向相反的滑動(dòng)摩擦力，還有一個(gè)磁力的吸引。

生：若鋼球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，此時(shí)我們拿走磁鐵，由于水平面是光滑的，所以鋼球在水平方向上不受力，大家根據(jù)牛頓第一定律可知，鋼球?qū)⒆鲋本€運(yùn)動(dòng)。

師：如果把鋼球改為同等大小的木球呢？

生：木球此時(shí)會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)，速度在不斷減小。

師：木球還受磁鐵的吸引力嗎？

生：不受。

師：因此，我們可以得出什么結(jié)論？

生：如果加在一個(gè)物體上的合力與其速率不同，那么這個(gè)物體就會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)。

環(huán)節(jié)四：課堂鞏固與拓展

下面我們來(lái)看兩道題。

1．關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度和加速度，下列說(shuō)法正確的是（? ）

A．速度方向改變，加速度方向不斷改變

B．速度方向改變，加速度一定不為零

C．加速度越大，速度大小改變?cè)娇?/p>

D．加速度越大，速度改變?cè)娇?/p>

2．彎道上賽車(chē)后輪突然脫離，其運(yùn)動(dòng)情況，以下說(shuō)法正確的是（? ）

A．仍然沿著汽車(chē)行駛的彎道運(yùn)動(dòng)

B．沿著與彎道垂直的方向飛出

C．沿脫離輪子方向做直線運(yùn)動(dòng)

D．上述情況均可

參考答案：

1．BD 2．C

【小組合作討論】

活動(dòng)1：分析雨滴做曲線運(yùn)動(dòng)的原因。

活動(dòng)2：騎電動(dòng)車(chē)或自行車(chē)通過(guò)彎道時(shí)，側(cè)著身騎是什么原因？

活動(dòng)3：踢出去的足球在空中做曲線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明什么？

【教學(xué)反思】

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是：在課程最開(kāi)始，教師會(huì)給學(xué)生展示幾組圖片，如花樣溜冰、火車(chē)在彎道上的運(yùn)動(dòng)、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)等，通過(guò)讓學(xué)生尋找共性，從而提出曲線運(yùn)動(dòng)的概念。這樣的教學(xué)方法不僅單一，而且也難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。有的教師也會(huì)設(shè)置滾鐵環(huán)的小游戲，由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鐵環(huán)的速度很快，觀察時(shí)，學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn)一般會(huì)集中在滾了幾圈，很少有學(xué)生會(huì)關(guān)注鐵環(huán)滾動(dòng)過(guò)程中美麗的曲線軌跡圖，因此，本節(jié)課我開(kāi)始引入了自制“滑翔機(jī)”實(shí)驗(yàn)，以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的聽(tīng)課興趣。傳統(tǒng)的教學(xué)先是通過(guò)對(duì)照課本描述現(xiàn)象，并直接給學(xué)生說(shuō)結(jié)論，本節(jié)課主要是先提出問(wèn)題，然后讓學(xué)生思考、討論，以學(xué)生為中心，注重師生之間的互動(dòng)，這也符合新課標(biāo)的教學(xué)思想和要求。

（作者單位：浙江省嚴(yán)州中學(xué)梅城校區(qū)）

編輯：李琴芳