【教学设计】必修二圆周运动单元活动设计

周运动单元活动设计1单元课程整体设计大概念知识内容规划思维、能力发展规划大情境创设圆周运动微专题课时情境描述情境问题微专题1:圆周运动的描述课时1:圆周运动建立圆周运动模型，拓展对机械运动的类型、描述方式的认识；加深对极限思想的理解；提高科学推理能力圆周运动是一种常见的曲线运动，日常生活中汽车转弯、通过环岛、过拱形桥时，都在做圆周运动。问题1:汽车绕环岛时的运动可以看成什么运动？问题2：可以用哪些物理量来描述汽车的这种运动？问题3：描述圆周运动的物理量之间存在怎样的关系？微专题2：圆周运动的受力分析课时2：向心力发展实验与理论分析相结合的研究思想；提高实验探究能力、归纳和表述能力、因果解释能力问题4：汽车通过环岛，做圆周运动时合力的方向是怎样的？问题5：如果已知汽车的质量、汽车到环岛中心的距离和汽车运动的速度，你能求出汽车此时所受的合力大小吗？问题6：如果汽车进入环岛后，减速行驶，它的受力情况是怎样的？课时3：向心加速度形成从运动与相互作用两个角度分析机械运动的一般思路；进一步加深对极限思想的理解问题7：你能求出问题5情境中汽车的加速度吗？微专题3：生活中的圆周运动课时4：生活中的匀速圆周运动体会模型建构过程；通过用圆周运动知识解决实际问题强化运动与相互作用的观念；体会从特殊到一般的研究思路问题8：在问题5的情境中，如果已知汽车轮胎与路面间的最大静摩擦力，能否判断什么情况下汽车才能够安全转弯，不发生侧滑？课时5：生活中的变速圆周运动问题9：如果汽车驶出环岛一段时间后会经过一个拱形桥，那么汽车过桥时速度要保证低于多少才能安全通过拱形桥？问题10：如果拱形桥面半径增大到地球的半径（约6400km）汽车想要在最高点脱离地面，速度需要达到多少？2单元学习过程设计本单元的学习过程分为三个层级，体现了物理研究问题的基本思路，即现象一本质一规律一应用。第一层级是对圆周运动的整体认识，包括描述圆周运动的物理量如线速度、角速度、周期等，以及各物理量之间的关系，通过观察、比较、分析、抽象、概括，体会物理概念引入的具体过程，进一步丰富和发展对机械运动的认识。第二层级是从受力角度分析物体做圆周运动的条件，首先通过演示实验，感知向心力，探究其来源，建立向心力的概念；再通过演示实验，体验向心力大小的影响因素，而后通过实验探究，理解向心力大小跟质量、半径、角速度的定性关系；最后通过理论推导，探究向心加速度的计算式。第三层级是引导学生充分经历实际问题的解决过程，即“模型建构一问题呈现一方案提出一推理论证”，形成应用物理知识解决实际问题的大思路。通过匀速圆周运动一变速圆周运动一离心运动的学习过程体会从简单到复杂，从一般到特殊的研究思路。同时通过各种实际情境体会圆周运动在生活中的广泛应用，从游乐场里的摩天轮、魔盘，到交通中的火车拐弯和汽车过拱形桥，再到航天器中的失重现象，无一例外都可以用圆周运动的知识进行解释说明，引导学生形成“物理源于生活并服务于社会”的科学责任意识。三个层级的学习都在具体的问题情境中展开，具体学习过程设计见下表。表圆周运动单元学习过程设计

学习层级学习设计具体内容层级1认识圆周运问题情境创设创设两种运动情境⑴一辆汽车正在绕环岛行驶；⑵表盘上的指针的运动。针对以上情境提出以下参考问题：问题1:汽车绕环岛的运动、表盘上秒针的运动均可以看成什么运动？问题2：可以用哪些物理量来描述这种运动？问题3：描述圆周运动的物理量之间存在怎样的关系？动，会描述圆周运动，知识内容安排线速度、角速度、周期，线速度与角速度的关系知道描述圆周运动的各物理量之间的关系物理学科核心素养发展规划通过学习圆周运动，认识到运动的多样性、复杂性以及运动描述的统一性，丰富学生的运动观；通过线速度概念的建立加深对极限思想的理解.；通过分析线速度、角速度与周期的关系，发展学生的科学推理能力学习方式指导通过自主学习与课堂学习相结合的方式，理解线速度、角速度、周期的概念，以及线速度、角速度与周期的关系学习难点突破资源线速度、角速度、周期和转速之间的关系：微课《描述圆周运动的物理量之间的关系》《周期、频率和转速》，T青景视频《圆周运动》，皮带传送装置、齿轮传送装置、地球自转等的动图资源学习反馈检测要点及方式要点：线速度、角速度、周期等概念的建立。方式：⑴学生书面作答习题、任务单或活动设计；⑵课堂上小组交流讨论学习时间计划预计1课时层级2：从受力角度分析物体做圆周运动的条件问题情境创设创设两种运动情境：⑴一辆汽车正在绕环岛行驶；(2)运动员掷链球。针对以上情境提出以下参考问题：问题1：汽车通过环岛，做圆周运动时合力的方向是怎样的？问题2：如果已知汽车的质量、汽车到环岛中心的距离和汽车运动的速度，你能求出汽车此时所受的合力大小吗？问题3：在运动员利用身体旋转使链球加速的过程中，链球的受力情况是怎样的？问题4：如果汽车绕环岛运动时，速度表指针始终指在20km/h的位置，则汽车做的是匀速运动还是变速运动？怎样求汽车的加速度？知识内容安排向心力、向心力的大小、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点、向心加速度物理学科核心素养发展规划通过圆周运动条件的学习，提高学生因果解释的能力、完善运动与相互作用观念；通过从运动学和动力学两个角度分析向心加速度的过程，发展学生的分析、推理和论证能力，加深学生对极限思想的理解；通过实验探究向心力的大小发展学生的实验探究能力，加深学生对物理实验与理论相结合的体会学习方式指导通过生活中的实例和动手小实验，体会向心力大小与哪些因素有关；通过课堂实验，探究向心力大小的影响因素，通过理论推导，探究向心加速度的计算式学习难点突破资源⑴认识向心力：可以观看实验视频《探究向心力大小的表达式》，情境视频《生活中的向心力》《向心力》，还可以观看微课《什么是向心力》《探究向心力大小与质量、半径、角速度的关系》等；(2)认识向心加速度：可以参照教材“拓展学习”栏目，探究向心加速度大小的表达式，或观看微课《向心加速度》《运动学角度分析向心加速度》学习反馈检测要点及方式要点：探究向心力大小的演示实验，并能说出探究向心力大小与质量、半径、角速度有关的实例；方式：⑴实验操作考查，或者教师操作、提问，学生解释、回答问题，还可以通过实验报告完整考查学生的实验能力；⑵学生书面作答习题、任务单或活动设计；⑶课堂上小组交流讨论

学习时间计划预计2-3课时层级3：体会圆周运动的建模过程，形成应用物理知识解决实际问题的大思路问题情境创设创设四种运动情境⑴汽车在水平面上转弯；⑵汽车在倾斜路面上转弯；⑶火车转弯；⑷汽车过拱形桥。针对以上情境提出以下参考问题：问题1：汽车在水平路面上转弯时什么力提供向心力？问题2：汽车在倾斜路面上转弯时什么力提供向心力？问题3：火车转弯时什么力提供向心力？问题4：汽车在水平路面上转弯与在倾斜路面上转弯相比有什么相同点和不同点？问题5：汽车在倾斜路面转弯和火车转弯有什么相同点和不同点？问题6：在汽车转弯时，怎样才能保证汽车不发生侧滑？问题7：汽车过拱形桥时速度要低于多少才不会脱离地面，从而安全通过拱形桥？问题8：如果拱形桥面半径增大到地球的半径(约6400km)汽车想要在最高点脱离地面，速度需要达到多少？知识内容安排火车转弯、汽车过拱形桥、航天器中的失重现象、离心运动物理学科核心素养发展规划通过分析生活中的各种圆周运动现象，体会模型建构过程方法，强化运动与相互作用的观念；通过匀速圆周运动一变速圆周运动一离心运动的学习过程体会从简单到复杂，从一般到特殊的研究思路学习方式指导通过自主学习与课堂学习相结合的方式，分析生活中的圆周运动现象，体会物理模型建构方法，了解离心运动的产生原因及其在生活中的应用学习难点突破资源竖直平面内的圆周运动的分析：观看微课《汽车过拱形桥》、知识讲解课件《竖直平面内圆周运动问题的求解思路》学习反馈检测要点及方式要点：⑴能确定实际圆周运动中向心力的来源；⑵能从运动与相互作用角度分析生活中的圆周运动现象，例如火车弯道为什么外轨道高于内轨道，过拱桥为什么减速等。方式：⑴学生书面作答习题、任务单或活动设计；⑵课堂上小组交流讨论学习时间计划预计2课时2单元教学过程设计基于本单元学习内容的特点，学习方式以实验探究和理论探究为主。(1)以核心问题引领新知探究，构建知识体系本单元的核心问题是如何描述圆周运动，通过问题引导学生建立本单元的知识之间的关联，构建以运动和相互作用观为核心的知识体系，如图所示。圆周运动单元核心问题（2）以核心任务引领实验探究，掌握曲线运动规律本单元的核心任务是通过实验和理论探究圆周运动向心力和向心加速度，教师以问题为驱动，引导学生探究向心力的来源、向心力的大小和向心加速度的表达式，如图所示。设计教学活动时，将具体任务与核心问题结合起来，促进学生建立任务与任务