第六章 专题 竖直面内的圆周运动及其临界问题 集体备课教学设计 集体备课教学设计 -2025-2026学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章专题竖直面内的圆周运动及其临界问题集体备课教学设计集体备课教学设计-2025-2026学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册授课专业和授课专业和年级授课章节XxXx题目Xx授课时间2025年10月设计思路本节课围绕“竖直面内的圆周运动及其临界问题”展开，紧密结合人教版高中物理必修第二册第六章内容，旨在让学生理解圆周运动的规律，掌握临界问题的处理方法。通过实验演示、案例分析等多种教学方法，培养学生的动手实践能力和思维能力。核心素养目标分析培养学生运用物理知识解释自然现象的能力，提升科学探究素养；通过分析竖直面内圆周运动的临界问题，强化数学建模和逻辑推理能力；同时，增强学生解决实际问题的能力，培养其科学态度和社会责任感。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入本节课之前，已经学习了基础的圆周运动知识，包括圆周运动的描述、向心力的概念以及向心加速度的计算。此外，学生对牛顿第二定律和运动学的基本原理也有所了解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高一学生对物理学科普遍保持较高的兴趣，尤其对涉及运动和力的内容较为关注。他们在学习上表现出较强的逻辑思维能力，善于通过数学工具解决问题。学习风格上，部分学生偏好通过实验和直观演示来理解概念，而另一部分学生则更倾向于通过公式推导和理论分析来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解竖直面内圆周运动的临界问题时，可能会遇到以下困难：一是对临界速度概念的理解不够深入，难以区分稳定和不稳定平衡；二是无法准确判断物体在不同位置时的受力情况，从而影响临界速度的计算；三是缺乏实际操作经验，难以将理论知识与实际问题相结合。针对这些挑战，教师需要通过适当的引导和练习帮助学生克服。教学资源1.软硬件资源：物理实验器材（如圆周运动装置、计时器、测力计）、多媒体教学设备（如投影仪、电脑）。

2.课程平台：学校教学管理系统、在线学习平台。

3.信息化资源：物理教学视频、动画模拟软件、在线习题库。

4.教学手段：课堂演示实验、小组讨论、案例分析、互动问答。教学流程1.导入新课

详细内容：

-利用多媒体展示几个生活中常见的竖直面内圆周运动的实例，如汽车过弯、卫星绕地球运动等，引导学生回顾圆周运动的相关知识。

-提问：“在竖直面内，物体做圆周运动时，如何确定其临界速度？”

-引出本节课的主题：“竖直面内的圆周运动及其临界问题”，并简要介绍本节课的学习目标和内容。

2.新课讲授

-第一条内容：讲解竖直面内圆周运动的受力分析，包括重力和向心力的作用，以及它们之间的关系。

-用时：10分钟

-第二条内容：推导竖直面内圆周运动的临界速度公式，并通过实例讲解公式的应用。

-用时：15分钟

-第三条内容：分析竖直面内圆周运动的不稳定平衡和稳定平衡，以及临界速度在判断平衡状态中的作用。

-用时：10分钟

3.实践活动

-第一条内容：学生分组进行实验，通过测量不同位置物体的速度，验证临界速度的存在。

-用时：15分钟

-第二条内容：学生利用计算机软件模拟竖直面内圆周运动，观察不同速度下物体的运动轨迹。

-用时：10分钟

-第三条内容：学生根据实验数据和模拟结果，分析临界速度对物体运动状态的影响。

-用时：10分钟

4.学生小组讨论

-第一方面内容：讨论物体在不同位置时受力情况的变化，举例回答：“当物体位于最低点时，受力情况有何不同？”

-第二方面内容：讨论临界速度在判断物体稳定平衡中的作用，举例回答：“如何通过临界速度判断物体是否处于稳定平衡状态？”

-第三方面内容：讨论竖直面内圆周运动在实际生活中的应用，举例回答：“汽车过弯时，临界速度与哪些因素有关？”

5.总结回顾

-内容：回顾本节课的主要内容，强调竖直面内圆周运动及其临界问题的重点和难点，如临界速度的计算、不稳定平衡和稳定平衡的判断等。

-用时：5分钟

总用时：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-竖直面内圆周运动的物理现象在工程和日常生活中有着广泛的应用，如自行车过弯、赛车在弯道行驶、地球卫星的轨道运动等。这些实例可以作为拓展资源，帮助学生将理论知识与实际应用联系起来。

-探讨竖直面内圆周运动在不同纬度下的变化，如地球不同纬度上卫星轨道半径和速度的差异。

-分析不同形状的轨道对圆周运动临界速度的影响，如椭圆轨道与圆形轨道的比较。

2.拓展建议：

-学生可以通过查阅物理期刊或相关书籍，了解竖直面内圆周运动在航天领域的应用，如地球同步卫星的轨道设计和运动特点。

-建议学生尝试自行设计实验，探究不同初始速度对竖直面内圆周运动轨迹的影响，从而加深对临界速度概念的理解。

-学生可以参与学校或社区的科普活动，通过制作模型或演示实验，向公众普及竖直面内圆周运动的相关知识。

-建议学生利用网络资源，观看相关物理教育视频，如物理学家的讲座、科普动画等，以直观的方式加深对复杂物理现象的理解。

-组织学生进行小组研究，探讨竖直面内圆周运动在不同环境下的稳定性问题，如在不同温度下的空气动力学特性。

-鼓励学生参加物理竞赛或科技创新活动，通过解决实际问题，提升他们的创新能力和团队合作精神。

-学生可以尝试编写自己的科普文章或制作科普视频，分享他们对竖直面内圆周运动的理解和发现。板书设计①竖直面内圆周运动的受力分析

-重力

-向心力

-向心加速度

②临界速度公式推导

-向心力等于重力

-临界速度公式：v=√(rg)

-公式应用举例

③不稳定平衡与稳定平衡

-不稳定平衡：物体在临界速度以下，速度稍微增大就会脱离轨道

-稳定平衡：物体在临界速度以下，速度稍微增大不会脱离轨道

-判断平衡状态：通过临界速度确定物体的稳定性重点题型整理1.题型一：求竖直面内圆周运动的临界速度

-已知条件：地球半径R，物体质量m，重力加速度g，圆周运动的半径r。

-解题思路：根据向心力等于重力的条件，列出公式v=√(rg)求解临界速度。

-举例：一个质量为2kg的物体在地球表面附近绕地球做圆周运动，地球半径为6400km，重力加速度为9.8m/s²。求该物体运动的临界速度。

2.题型二：分析竖直面内圆周运动的不稳定平衡和稳定平衡

-已知条件：物体在竖直面内做圆周运动，给出物体的速度、位置等信息。

-解题思路：根据物体的速度和位置，判断物体是否在临界速度以下，从而确定物体的平衡状态。

-举例：一个质量为0.5kg的物体在竖直面内以5m/s的速度运动，圆周半径为0.5m。判断该物体在最低点和最高点的平衡状态。

3.题型三：比较不同形状轨道对圆周运动临界速度的影响

-已知条件：圆形轨道和椭圆形轨道的半径，以及相同质量物体的速度。

-解题思路：分别计算两种轨道上的临界速度，比较它们的大小。

-举例：圆形轨道半径为1m，椭圆形轨道半长轴为1.2m，半短轴为0.6m。质量为1kg的物体在两种轨道上的速度均为2m/s，比较两种轨道的临界速度。

4.题型四：计算竖直面内圆周运动的向心加速度

-已知条件：物体在竖直面内做圆周运动，给出物体的速度、半径等信息。

-解题思路：利用向心加速度公式a=v²/r计算向心加速度。

-举例：一个质量为3kg的物体在竖直面内以10m/s的速度运动，圆周半径为0.8m。求该物体的向心加速度。

5.题型五：分析竖直面内圆周运动的能量守恒

-已知条件：物体在竖直面内做圆周运动，给出物体的初始速度、高度等信息。

-解题思路：利用能量守恒定律，分析物体在不同位置的能量变化。

-举例：一个质量为1kg的物体从高度h处自由下落，进入竖直面内做圆周运动，圆周半径为r。求物体进入圆周运动时的速度。教学反思与改进这节课结束后，我进行了一些反思，觉得有几个方面可以改进。

首先，我发现学生在理解临界速度概念时存在一些困难。他们在区分稳定和不稳定平衡时，有时候会混淆。为了解决这个问题，我计划在接下来的课程中，通过更多的实例和动画演示来帮助学生直观地理解这些概念。比如，我可以设计一些模拟实验，让学生看到物体在临界速度附近的变化，这样可能有助于他们更好地掌握这一知识点。

其次，我发现课堂上的实践活动对于一些学生来说比较抽象。有些学生不太擅长通过实验来得出结论，因此我考虑在未来的教学中增加更多的互动环节，比如小组讨论，让学生在讨论中共同解决问题，这样既能提高他们的实验技能，也能培养他们的