第六章 专题 水平面和竖直平面内的圆周运动 教学设计 高中物理人教版（2019）必修第二册

第六章专题水平面和竖直平面内的圆周运动教学设计高中物理人教版（2019）必修第二册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间设计思路本节课以“水平面和竖直平面内的圆周运动”为主题，结合人教版（2019）必修第二册高中物理教材，通过实际案例和实验演示，引导学生理解圆周运动的基本规律和特点。教学设计注重理论与实践相结合，通过问题引导、小组讨论等方式，培养学生的探究能力和创新思维。核心素养目标1.培养学生运用物理知识解释和解决实际问题的能力。

2.培养学生通过实验探究发现规律，形成科学探究意识。

3.培养学生理解物理现象背后的科学原理，提升科学思维能力。

4.培养学生合作学习、交流分享的科学精神。教学难点与重点1.教学重点，①

①理解水平面和竖直平面内圆周运动的运动学特征，包括速度、加速度、角速度等概念及其关系。

②掌握圆周运动中的向心力和向心加速度的计算方法，并能应用于实际问题。

2.教学难点，①

①分析竖直平面内圆周运动中的受力情况，理解重力和拉力的动态变化。

②理解并运用机械能守恒定律和动量定理来分析竖直平面内圆周运动的问题，特别是在最高点和最低点的能量转换和运动状态分析。

②探究水平面内圆周运动的向心力的来源，并区分向心加速度与切向加速度的不同影响。

③将圆周运动与日常生活中的现象相联系，提高学生的迁移能力和应用能力。教学资源1.软硬件资源：物理实验器材（如圆周运动演示装置、计时器、传感器等）。

2.课程平台：学校内部教学平台，用于发布教学资料和在线测试。

3.信息化资源：多媒体课件、教学视频、在线模拟实验软件。

4.教学手段：实物模型、动画演示、课堂讨论、小组合作学习。教学过程（一）导入新课

同学们，我们之前学习了直线运动，今天我们要一起探索圆周运动这一有趣的物理现象。请同学们回忆一下直线运动中的速度和加速度，这些概念在圆周运动中同样重要。

（二）新课讲授

1.圆周运动的基本概念

首先，让我们来明确圆周运动的基本概念。同学们，圆周运动是指物体沿着圆形路径的运动。在这个运动中，物体始终受到一个指向圆心的力，这个力被称为向心力。现在，请同学们跟我一起列出圆周运动的基本要素：路径、速度、加速度、向心力。

2.水平面内的圆周运动

（实验演示：将一个小球固定在细绳的一端，然后拉紧细绳，使小球在水平面内做圆周运动。通过调整拉力和小球的重量，观察摩擦力对圆周运动的影响。）

同学们，通过实验我们可以发现，当摩擦力越大时，小球的圆周运动越稳定。那么，摩擦力是如何影响圆周运动的呢？请同学们结合实验现象和物理知识进行分析。

3.竖直平面内的圆周运动

现在，让我们把注意力转向竖直平面内的圆周运动。同学们，当物体在竖直平面内做圆周运动时，受力情况比水平面内要复杂。除了摩擦力，物体还要受到重力的作用。那么，重力和摩擦力是如何影响竖直平面内圆周运动的呢？

（实验演示：将一个小球固定在细绳的一端，然后拉紧细绳，使小球在竖直平面内做圆周运动。通过调整拉力和小球的重量，观察重力和摩擦力对圆周运动的影响。）

同学们，通过实验我们可以发现，当小球在竖直平面内运动到最高点时，重力与拉力的合力为零，此时小球的速度最小；当小球运动到最低点时，重力与拉力的合力最大，此时小球的速度最大。那么，如何运用机械能守恒定律和动量定理来分析竖直平面内圆周运动的问题呢？

4.小组讨论与交流

（1）水平面和竖直平面内圆周运动的区别与联系。

（2）如何运用物理知识解决实际生活中的圆周运动问题。

（三）课堂小结

（四）布置作业

1.完成课后习题，巩固所学知识。

2.思考并分析生活中常见的圆周运动现象，例如：旋转门、自行车转弯等。

同学们，今天的课就上到这里。希望大家在今后的学习中，能够继续探索物理世界的奥秘。谢谢！学生学习效果学生学习效果

1.理解和掌握圆周运动的基本概念：学生能够清晰地理解圆周运动的定义、要素（路径、速度、加速度、向心力）以及它们之间的关系。

2.理解水平面和竖直平面内圆周运动的区别：学生能够区分两种不同平面内圆周运动的受力情况，包括向心力和重力的作用，以及它们对运动状态的影响。

3.应用向心力和向心加速度公式：学生能够熟练地运用向心力和向心加速度的计算公式，解决实际问题，如计算圆周运动的半径、速度、角速度等。

4.运用机械能守恒定律和动量定理分析竖直平面内圆周运动：学生能够理解并应用机械能守恒定律和动量定理，分析竖直平面内圆周运动在不同位置的能量转换和运动状态。

5.培养实验探究能力：通过实验演示和讨论，学生能够观察、记录和分析实验数据，提高实验操作技能和科学探究能力。

6.提升问题解决能力：学生能够将圆周运动的知识应用于实际生活，如分析旋转门、自行车转弯等现象，提高问题解决能力。

7.增强合作学习意识：在小组讨论和交流中，学生学会了如何与他人合作，共同完成任务，培养了团队协作精神。

8.提高科学思维能力：通过对圆周运动规律的学习，学生能够理解物理现象背后的科学原理，提升科学思维能力。

9.增强自主学习能力：学生能够通过查阅资料、自主学习，扩展对圆周运动知识的理解，提高自主学习能力。

10.培养科学素养：通过学习圆周运动，学生能够认识到科学知识在日常生活和工程技术中的应用，提高科学素养。教学反思今天的教学，我深感圆周运动这一课题的复杂性。学生对于向心力、向心加速度这些概念的理解似乎还有一定的难度，尤其是在竖直平面内圆周运动的分析上，他们对于力的合成与分解、能量守恒的应用显得有些吃力。

首先，我发现课堂上的互动讨论还不够充分。虽然我鼓励学生提问和发表自己的观点，但他们的参与度似乎还不够高。这可能是因为他们对某些概念还不够熟悉，或者是因为他们不太习惯在课堂上公开表达自己的看法。因此，我需要在今后的教学中更加注重引导学生主动思考，提高他们的参与度。

其次，实验部分的教学效果也让我有所思考。实验是帮助学生理解物理概念的重要手段，但今天实验的设计可能过于简单，没有充分激发学生的探究兴趣。今后，我需要更加精心设计实验，确保实验能够与理论教学紧密结合，让学生在实验中真正体会到物理现象背后的科学原理。

再者，我对教学节奏的把握还有待提高。有些内容讲解得过于详细，导致学生消化吸收的时间不足；而有些内容又过于简略，学生可能没有完全理解。未来，我需要更加细致地规划教学内容和教学时间，确保每一部分都能得到充分讲解，同时也要注意学生的接受程度。课后作业1.计算题：

一物体做匀速圆周运动，半径为0.5米，速度为4米/秒，求物体的向心加速度。

答案：向心加速度a=v²/r=(4m/s)²/(0.5m)=16m²/s²。

2.应用题：

一辆汽车以10m/s的速度通过圆形拱桥的最高点，拱桥的半径为5米。求汽车在最高点受到的支持力。

答案：在最高点，汽车受到的重力与向心力的合力提供向心力。设支持力为N，则N+mg=mv²/r，其中m为汽车质量，g为重力加速度。若m=1000kg，g=9.8m/s²，则N=mv²/r-mg=(1000kg*(10m/s)²)/5m-1000kg*9.8m/s²=2000N-9800N=-7800N。由于支持力是向上的，所以支持力的大小为7800N。

3.综合题：

一物体在水平面内做匀速圆周运动，半径为2米，角速度为2rad/s。求物体的线速度、向心加速度和向心力。

答案：线速度v=ωr=2rad/s*2m=4m/s。向心加速度a=v²/r=(4m/s)²/2m=8m/s²。向心力F=ma=8m/s²*2kg=16N。

4.分析题：

一物体在竖直平面内做圆周运动，运动到最低点时速度为10m/s，半径为1米。求物体在最低点受到的向心力。

答案：在最低点，向心力由重力提供，即F=mg=10m/s²*1m=10N。

5.判断题：

物体做圆周运动时，向心加速度的方向始终指向圆心。

答案：正确。在圆周运动中，向心加速度的方向始终指向圆心，这是由向心力的作用决定的。板书设计1.本文重点知识点：

①圆周运动的基本概念

②向心力与向心加速度

③水平面内圆周