高中物理 人教版 必修二 圆周运动大单元设计

安徽省高中物理优质课团体赛六安市参赛作品《圆周运动》单元教学设计【教学指导思想】高中物理课程旨在落实立德树人根本任务，帮助学生从物理学的视角认识自然，理解自然，建构关于自然界的物理图景；引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力；引领学生认识科学的本质，形成科学态度、科学世界观和正确的价值观，为做有社会责任感的公民奠定基础。提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定基础，促进人类科学事业的传承与社会的发展。在教学实践中,基于课程标准，对教材等教学资源进行深入解读、分析、整合和重组后，结合学习主体的需求，搭建起的一个由单元大主题统领、各小节主题相互关联、逻辑清晰的完整教学单元。积极探索基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式、体验式等课堂教学，提高课堂教学效率，通过教学设计帮助学生制定单元进阶式学习内容,实现在大概念背景下进行循序渐进的学习，促进学生系统掌握学科基础知识、基本技能、基本方法，培养适应终身发展和社会发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力。【单元教材内容】本章是必修课程的第六章。在第一、二章中，学生学习了运动的描述和匀变速直线运动的规律，对运动学的知识有了一定的了解；在第三、四、五章中，学生学习了关于力的基本知识和牛顿运动定律及抛体运动，对动力学的知识也有了一定了解。本章的学习中，不仅要讨论圆周运动的规律，同时要用牛顿运动定律对有关圆周运动进行分析。因此可以说，本章实际上是运动学和动力学知识在圆周运动上的具体应用，是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸。本章内容与旧版中相比，将原来的第五章《曲线运动》的内容分成了第五章《抛体运动》和第六章《圆周运动》。对于直线运动学生都比较熟悉，而曲线运动相对于直线运动来说比较复杂，把原来的一章分成两章更符合新课程的要求，有利于学生知识体系的构建和形成。本章按照“圆周运动的描述、圆周运动受力分析、圆周运动联系实际问题”的整体结构进行编排，突出物理观念的形成，有利于科学思维与科学探究能力的培养。单元内容可分为三个部分：学习描述圆周运动的基本物理量—线速度、角速度、周期及其关系；探究物体做圆周运动的条件，学习向心力与向心加速度；应用圆周运动的知识分析火车转弯、汽车过拱形桥及离心运动等生活中的实际问题。整合单元知识脉络体系，建构单元知识结构学习进阶图,如图1所示。万有引力与宇宙航行（下一单元）万有引力与宇宙航行（下一单元）生活中的圆周运动向心力、向心加速度圆周运动已学内容：运动学相关知识、牛顿运动定律、抛体运动阶段1阶段2阶段3图1：“圆周运动”单元知识结构进阶图在单元结构安排上体现“从学生的体验入手，逐步上升到理性认识，再由理性认识回到生活实际中去”的基本理念。【学情分析】在学习本章之前，学生已经学习了高中物理必修第一册的全部课程及高中物理必修第二册的第五章《抛体运动》的内容，所以对运动学的学习已经很充分，在实验方法和技能上也有一定的基础。具体来说，学生已经掌握了直线运动和曲线运动的特点，知道了如何描述匀速运动、匀变速运动、抛体运动等经典运动形式，对圆周运动这一概念也有了初步的体会。在高中的数学学习中，学生已经学习了相似和极限的思想，对于本章的相关物理量的学习很有帮助。本章内容比较抽象，学生在建构模型和利用极限思维分析圆周运动向心加速度,以及利用圆周运动理论知识处理实际问题时，可能存在困难。所以需要利用真实情境来引导学生通过分析、推理、总结、反思等手段掌握系统知识，发展学生科学论证与创新能力，引导学生认识科学价值，培养学生的社会责任。【课程标准要求】1.会用线速度、角速度、周期多角度描述圆周运动。知道匀速圆周运动是变速运动，掌握匀速圆周运动相关物理量之间的关系2.通过实验探究匀速圆周运动向心力来源，能够掌握匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。3.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力向心加速。4.能用圆周运动知识分析生活中各种圆周运动的现象，并在此过程中体会模型的建构方法，了解生产生活中的离心现象及其产生的原因。【单元素养目标】1、物理观念通过对生活中圆周运动的研究，理解线速度、角速度和周期的概念，知道线速度、角速度之间的关系；能够分析向心力的来源，知道向心力大小与质量、线速度、角速度和半径等物理量的关系，理解向心加速度的概念，能够建构模型，处理生活中的圆周运动问题，发展学生的运动与相互作用的物理观念。2、科学思维 通过对物体做圆周运动实际情境进行抽象、概括，建构圆周运动模型，运用极限法理解线速度的瞬时性。通过实验，探究向心力大小，发展学生科学论证能力，匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系。通过对生活圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力。3、科学探究依托实验“感受向心力”、“探究向心力大小的表达式”，培养学生在提出问题、实验方案设计、器材选取、数据处理、发现物理规律、得出结论、分析改进等方面的能力。4、科学态度与责任在研究圆周运动的过程中，通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。通过对几个圆周运动实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。养成良好的思维表述习惯和科学的价值观，激发学习物理的兴趣。【学法指导】1．通过圆周运动的研究，体会物理学中化繁为简的研究方法，拓展对运动多样性的认识，深化位移、速度、加速度等重要概念的理解，进一步提高关于力和运动关系的认知。2.实验探究和理论推导相结合，通过向心力、向心加速度表达式的得出过程，体会物理学的思想和方法。3.注意多联系生产生活中的圆周运动问题，善于提出有价值的问题和其他同学讨论，丰富体验，提升实践意识。4.利用化曲为直、控制变量、客观求实的科学研究态度等思想方法。【课时安排】第1节圆周运动1课时第2节向心力2课时第3节向心加速度1课时第4节生活中的圆周运动1课时【教学设计概述】本单元的教学设计可以分为三个层级，具体设计思路如下：学习层级学习设计具体内容阶段1：圆周运动问题情境创设设计教学情景，引入新课1.举例生活中做圆周运动物体的情境2.用发光二极管，演示圆周运动知识内容安排6.1圆周运动物理学科核心素养发展规划1.从多角度描述圆周运动，重视物理概念的构建，让学生切实体会到线速度、角速度、周期等概念引入的必要性2.比较自行各个齿轮边缘点运动的快慢，激发学生的兴趣，引发描述圆周不同方式的讨论，培养学生科学探究、推理论证的科学素养。学习方式指导通过课堂的实验演示、交流讨论、问题启发等方式加深学生对基本概念的理解，并探究各个物理量的相互关系,培养完整的科学论证思路学习难点突破策略情境引入,演示实验,推理论证,交流讨论阶段2：向心力、向心加速度问题情境创设设计教学情景，引入新课1.复习回顾：描述圆周运动的物理量，承接上一节的教学内容2.通过多媒体展示，旋转小球、汽车旋转等教学演示实验认识向心力3.通过鱼缸、动力小车和力学传感器等实验演示寻找向心力的来源知识内容安排6.2向心力6.3向心加速度物理学科核心素养发展规划通过视频展示、实验演示等方式，让学生认识向心力通过先定性后定量的两个实验活动探究向心力的大小与质量、线速度、角速度、半径等物理量之间的关系，培养学生科学探究、推理论证的能力运用牛顿第二定律讨论向心加速度，形成运动与相互作用观念学习方式指导1．演示实验，问题启发，引导学生分析向心力的来源2．分组实验，交流讨论，让学生了解影响向心力大小的因素3．通过dis实验演示，进行定量实验探究4．运用牛顿第二定律，由力推知向心加速度5.通过phyphox软件（手机物理工坊）定量探究加速度与角速度之间的关系学习难点突破策略复习回顾、情境引入、问题启发、分组实验和科学探究阶段3：生活中的圆周运动问题情境创设设计教学情景，引入新课通过介绍六安人文景点和特色美食，引入物理教学情境，展示生活中圆周运动的场景，如列车转弯、汽车转弯、汽车过桥、离心转台等知识内容安排6.4生活中的圆周运动物理学科核心素养发展规划通过展示火车车轮结构，分析火车转弯的向心力来源运用牛顿第二定律分析汽车过拱形桥和凹形桥向心力特点以及压力问题3.通过实例分析生活一些离心运动现象通过丰富的实例，让学生通过受力分析、运动分析建立圆周运动模型，再运用牛顿运动定律和圆周运动知识求解一些具体问题，引导学生建构自己的知识结构，进一步深化运动与相互作用的概念。并培养学生推理论证的科学素养学习方式指导1.建构圆周运动模型，分析向心力的来源2.引导学生分析圆周运动的思路，确定运动轨迹、圆心及半径。受力分析寻找向心力，运用牛顿第二定律建立方程。学习难点突破策略情境引入,视频展示,交流讨论【教学专题划分】专题一：整体感知—圆周运动。通过问题引领和设置情景等活动，找到研究圆周运动的物理量及各物理量之间的关系。专题二：探究构建—向心加速度和向心力。通过力的分析和牛顿第二定律，获得向心加速度和向心力的概念，对圆周运动有更进一步的认识。专题三：应用迁移——生活中的圆周运动之六安旅游。结合生活实际对圆周运动进行分析，体现物理知识来源于生活，应用于生活的理念。【单元教学作业】每一节教学有配套的“学习任务单”，包括：课前、课中、课后学习任务。具体请参考每一节的“教学任务单”。【教学设计愿景】本单元教学设计体现了以学生为中心的新课程改革理念,充分调动学生的主观能动性,通过本单元的学习，让学生建立线速度、角速度、周期等物理概念，学会分析向心力的来源，通过实验探究，感知向心力大小与质量、线速度、角速度等物理量之间的关系，应用牛顿第二定律讨论向心加速度，建立由力推知加速度的思路，构建圆周运动模型，解决生活的实际问题