2024-2025學年高中物理第5章習題課3豎直面內的圓周運動問題教學設計新人教版必修2授課內容授課時數授課班級授課人數授課地點授課時間教學內容2024-2025學年高中物理第5章習題課3豎直面內的圓周運動問題教學設計新人教版必修2

本節課主要圍繞豎直面內的圓周運動問題展開，包括單擺運動、豎直面內勻速圓周運動和豎直面內變速圓周運動等內容。通過習題講解，幫助學生理解圓周運動的規律和受力分析，掌握解決實際問題的能力。核心素養目標分析本節課旨在培養學生物理思維和科學探究能力。通過豎直面內圓周運動問題的探討，學生能夠學會運用物理模型分析復雜運動，提升邏輯推理和數學建模能力。同時，強化學生的科學探究意識，培養其在實際問題中運用物理知識解決問題的實踐能力。學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：

學生在此階段已掌握基本的物理概念，如力、運動、能量等，以及相關的運動學公式。對于圓周運動的基礎知識，如勻速圓周運動的向心力、角速度等也有一定了解。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

學生對物理學科普遍感興趣，尤其對運動問題有較強的探究欲望。學生具備一定的邏輯思維能力和數學計算能力，但學習風格各異，有的學生偏好直觀理解，有的則更傾向于邏輯推理。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：

學生在解決豎直面內圓周運動問題時，可能難以準確分析物體的受力情況，特別是當運動軌跡較為復雜時。此外，學生在運用物理公式解決實際問題時，可能會遇到數學計算上的困難，如三角函數的運用和方程的解法。部分學生可能對抽象的物理模型理解不夠深入，導致在分析問題時感到困惑。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：通過系統講解豎直面內圓周運動的基本原理和公式，幫助學生建立清晰的知識框架。

2.討論法：組織學生分組討論典型習題，鼓勵學生提出問題并分享解題思路，提高學生的合作學習和問題解決能力。

3.實驗法：結合實際實驗，讓學生觀察和體驗圓周運動，加深對理論知識的理解。

教學手段：

1.多媒體演示：利用動畫和視頻展示圓周運動的動態過程，增強學生的直觀感受。

2.互動軟件：運用教學軟件進行模擬實驗，讓學生在虛擬環境中操作，提高學習趣味性和實踐性。

3.習題庫：提供豐富的習題資源，通過在線測試和反饋，幫助學生鞏固知識點。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發布預習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預習目標和要求。例如，要求學生預習單擺的周期公式及其適用條件。

設計預習問題：圍繞豎直面內圓周運動，設計一系列具有啟發性和探究性的問題，引導學生自主思考。如：“如何確定豎直面內圓周運動的向心力？”

監控預習進度：利用平臺功能或學生反饋，監控學生的預習進度，確保預習效果。例如，通過查看學生提交的預習筆記或思維導圖來評估預習情況。

學生活動：

自主閱讀預習資料：按照預習要求，自主閱讀預習資料，理解豎直面內圓周運動的基本概念和公式。

思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。例如，學生可能會思考向心力的來源和計算方法。

提交預習成果：將預習成果（如筆記、思維導圖、問題等）提交至平臺或老師處。學生可以通過提交問題來展示自己的思考過程。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：引導學生自主思考，培養自主學習能力。

信息技術手段：利用在線平臺、微信群等，實現預習資源的共享和監控。

作用與目的：

幫助學生提前了解豎直面內圓周運動的相關知識，為課堂學習做好準備。

培養學生的自主學習能力和獨立思考能力。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過展示豎直面內圓周運動的實際應用案例，如花樣滑冰運動員的動作，引出課題，激發學生的學習興趣。

講解知識點：詳細講解豎直面內圓周運動的受力分析和運動規律，結合實例幫助學生理解。例如，講解牛頓第二定律在圓周運動中的應用。

組織課堂活動：設計小組討論，讓學生分析不同情況下圓周運動的軌跡和受力情況。

學生活動：

聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。

參與課堂活動：積極參與小組討論，嘗試分析并解決問題。例如，分析一個球在豎直面內做圓周運動時，不同位置的受力情況。

提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學方法/手段/資源：

講授法：通過詳細講解，幫助學生理解豎直面內圓周運動的受力分析和運動規律。

實踐活動法：設計小組討論，讓學生在實踐中掌握分析圓周運動的能力。

合作學習法：通過小組討論等活動，培養學生的團隊合作意識和溝通能力。

作用與目的：

幫助學生深入理解豎直面內圓周運動的受力分析和運動規律，掌握分析問題的方法。

通過合作學習，培養學生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業：根據豎直面內圓周運動，布置適量的課后作業，如計算不同條件下的圓周運動周期和速度。

提供拓展資源：提供與豎直面內圓周運動相關的拓展資源，如科普文章、相關視頻等，供學生進一步學習。

反饋作業情況：及時批改作業，給予學生反饋和指導，指出學生在解題過程中的錯誤和不足。

學生活動：

完成作業：認真完成老師布置的課后作業，鞏固學習效果。

拓展學習：利用老師提供的拓展資源，進行進一步的學習和思考。

反思總結：對自己的學習過程和成果進行反思和總結，提出改進建議。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：引導學生自主完成作業和拓展學習。

反思總結法：引導學生對自己的學習過程和成果進行反思和總結。

作用與目的：

鞏固學生在課堂上學到的豎直面內圓周運動的知識點和技能。

通過反思總結，幫助學生發現自己的不足并提出改進建議，促進自我提升。拓展與延伸1.拓展閱讀材料

（1）閱讀《物理世界中的圓周運動》

這篇閱讀材料將介紹圓周運動在物理世界中的應用，如地球的公轉、電子在原子軌道上的運動等。通過閱讀，學生可以了解圓周運動在自然界和科學技術中的重要性。

（2）閱讀《圓周運動中的能量轉換》

本文將探討圓周運動中的能量轉換過程，包括動能、勢能和角動量的變化。學生可以通過閱讀，深入了解能量守恒定律在圓周運動中的應用。

（3）閱讀《圓周運動中的非線性問題》

本篇閱讀材料將介紹圓周運動中可能出現的非線性現象，如混沌運動。學生可以通過閱讀，拓展對圓周運動的認識，了解非線性系統在物理學中的地位。

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究

（1）研究不同形狀的軌道對圓周運動的影響

學生可以嘗試分析不同形狀的軌道（如橢圓、雙曲線、拋物線）對圓周運動的影響，探討軌道形狀與運動軌跡、周期、速度等參數之間的關系。

（2）探究不同質量物體在圓周運動中的受力情況

學生可以嘗試分析不同質量物體在圓周運動中的受力情況，探討質量、半徑、速度等因素對向心力的影響。

（3）研究圓周運動在實際生活中的應用

學生可以關注圓周運動在生活中的應用，如汽車轉彎、旋轉樓梯、離心機等，分析這些應用中的物理原理，提高學生的實踐能力。

（4）探究圓周運動中的能量損失

學生可以研究圓周運動中的能量損失問題，如摩擦力、空氣阻力等對物體運動的影響，探討如何減小能量損失，提高運動效率。

（5）嘗試設計一個簡易的圓周運動實驗

學生可以嘗試設計一個簡易的圓周運動實驗，如使用自行車輪子、滑輪等，觀察并記錄實驗數據，分析實驗結果，提高學生的實驗能力和科學探究能力。

（6）研究圓周運動在航天領域的應用

學生可以關注圓周運動在航天領域的應用，如衛星軌道、火箭發射等，了解圓周運動在航天技術中的重要性，拓寬學生的知識視野。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.創設問題情境，激發學生興趣

在教學中，我嘗試通過創設問題情境，讓學生在真實的物理情境中學習圓周運動的知識。例如，通過播放花樣滑冰運動員的動作視頻，讓學生直觀感受圓周運動的魅力，從而激發他們的學習興趣。

2.強化實踐操作，提高學生動手能力

為了讓學生更好地理解圓周運動的物理原理，我在課堂上安排了實驗操作環節。例如，讓學生利用滑輪和繩子模擬豎直面內圓周運動，通過實際操作，加深對向心力、角速度等概念的理解。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.教學組織方面

在課堂組織上，我發現部分學生在討論環節參與度不高，可能是因為他們對圓周運動的概念理解不夠深入，導致在討論中難以提出有見地的觀點。此外，課堂時間有限，有時難以完成預定的教學內容。

2.教學方法方面

在教學方法上，我發現講授法占據了較大的比重，而討論法、實驗法等互動性較強的教學方法運用不足。這可能導致學生在課堂上的參與度不高，影響學習效果。

3.教學評價方面

在教學評價方面，我主要依靠學生的課堂表現和作業完成情況來評價他們的學習成果。這種評價方式可能無法全面反映學生的學習情況，尤其是在培養學生自主學習能力方面存在不足。

反思改進措施（三）改進措施

1.優化教學組織，提高課堂互動性

為了提高課堂互動性，我計劃在課堂討論環節設置更多的引導性問題，引導學生積極參與討論。同時，合理分配課堂時間，確保教學內容和互動環節的平衡。

2.豐富教學方法，增強學生參與度

在教學方法上，我將嘗試引入更多互動性較強的教學手段，如小組合作、角色扮演等。此外，我還計劃在課堂上增加實驗操作環節，讓學生在實踐操作中掌握圓周運動的物理原理。

3.完善教學評價，關注學生全面發展

為了更全面地評價學生的學習成果，我將采用多元化的評價方式，包括課堂表現、作業完成情況、實驗報告、自主學習報告等。同時，關注學生在自主學習、團隊合作等方面的能力提升。重點題型整理1.**題目**：一個質量為m的小球在豎直面內做圓周運動，半徑為R，最大高度為H。求小球在最低點的速度v0。

**解題步驟**：

-應用機械能守恒定律，小球在最高點和最低點的機械能相等。

-在最高點，小球的機械能由重力勢能和動能組成，公式為：\(\frac{1}{2}mv^2+mgH=\frac{1}{2}mv_0^2\)。

-在最低點，小球的機械能由動能和重力勢能組成，公式為：\(\frac{1}{2}mv_0^2=mgR\)。

**答案**：

將最高點的機械能守恒方程中的v替換為v0，得到：\(\frac{1}{2}mv_0^2+mgH=\frac{1}{2}mv_0^2+mgR\)。

簡化后得到：\(mgH=mgR\)。

解得：\(v_0=\sqrt{2gR}\)。

2.**題目**：一個質量為m的物體在豎直面內做圓周運動，半徑為R，其速度隨時間變化的表達式為v=v0-gt。求物體的向心加速度a。

**解題步驟**：

-向心加速度a的表達式為：\(a=\frac{v^2}{R}\)。

-將速度表達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的表達式為：\(a=\frac{(v0-gt)^2}{R}\)。

3.**題目**：一個質量為m的物體在豎直面內做圓周運動，半徑為R，角速度ω保持不變。求物體在任意位置的向心加速度a。

**解題步驟**：

-向心加速度a的表達式為：\(a=\omega^2R\)。

-由于角速度ω保持不變，所以向心加速度a也保持不變。

**答案**：

向心加速度a的表達式為：\(a=\omega^2R\)。

4.**題目**：一個質量為m的物體在豎直面內做圓周運動，半徑為R，速度v隨時間t變化的表達式為v=v0-gt。求物體在t時刻的向心加速度a。

**解題步驟**：

-首先求出t時刻的速度v。

-然后將速度代入向心加速度公式a=v^2/R。

**答案**：

t時刻的速度v為：\(v=v0-gt\)。

向心加速度a為：\(a=\frac{(v0-gt)^2}{R}\)。

5.**題目**：一個質量為m的物體在豎直面內做圓周運動，半徑為R，最大高度為H。求物體在最高點的向心加速度a。

**解題步驟**：

-在最高點，物體的速度v為0，因為此時物體的動能全部轉化為重力勢能。

-應用向心加速度公式a=v^2/R，因為v=0，所以a也為0。

**答案**：

物體在最高點的向心加速度a為0。內容邏輯關