高職物理“勻速圓周運(yùn)動”的教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘 要】在整節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，輔以多媒體手段，采用情景教學(xué)法和引導(dǎo)式教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)知識在情景中的形成和實(shí)踐過程。

【關(guān)鍵詞】勻速圓周運(yùn)動；情景；教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容分析

五年制高職物理不僅是一門重要的文化基礎(chǔ)課，而且是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。本節(jié)選自蘇州大學(xué)出版社出版的五年制高職《物理》第一冊第六章《周期運(yùn)動》的第2節(jié)。對照課程標(biāo)準(zhǔn)，要求通過所授內(nèi)容的學(xué)習(xí)，理解勻速圓周運(yùn)動中幾個(gè)基本物理量周期、頻率、線速度、角速度、轉(zhuǎn)速的概念。

2.教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

2.1 知識目標(biāo)

能夠根據(jù)運(yùn)動特點(diǎn)判斷物體是否在做圓周運(yùn)動及勻速圓周運(yùn)動。理解線速度、角速度和周期的概念，掌握這幾個(gè)物理量之間的關(guān)系并會進(jìn)行計(jì)算。

2.2 能力目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生建立模型的能力、分析綜合能力以及知識遷移的學(xué)習(xí)能力。

2.3 情感目標(biāo)

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生積極參與的意識。

3.學(xué)生情況分析

3.1 知識維度

此前，學(xué)生已經(jīng)掌握了直線運(yùn)動及其快慢描述方法，知道了曲線運(yùn)動的速度方向。圓周運(yùn)動是生活中的常見運(yùn)動，很容易在生活中找到原型。但是由于學(xué)生的數(shù)學(xué)工具掌握的深度不夠，高等數(shù)學(xué)還未涉及，極限的思想雖在前面有所涉及，但應(yīng)盡量回避。

3.2 技能維度

高職學(xué)生較普通高中的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)能力要低很多，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，降低對概念的歸納概括要求，能夠根據(jù)定義進(jìn)行判斷即可，將教學(xué)內(nèi)容細(xì)分，每一部分都與生動的實(shí)例結(jié)合，以提高學(xué)生的注意力。

3.3 素質(zhì)維度

教學(xué)對象是機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生，基本以男生為主，動手能力相對較強(qiáng)一些。本節(jié)課所涉及的圓周運(yùn)動是這些學(xué)生在機(jī)械專業(yè)課中會用到的基礎(chǔ)知識，可以以此為契機(jī)，利用與專業(yè)課的銜接點(diǎn)，展開教學(xué)，使學(xué)生能夠感覺到物理與專業(yè)課的聯(lián)系，體會到學(xué)以致用的快樂，有利于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主動性。

4.教學(xué)過程和教學(xué)資源設(shè)計(jì)

4.1 復(fù)習(xí)引入

創(chuàng)設(shè)情景投影顯示幾種周期運(yùn)動：活塞、單擺、鐘表。教師提問：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了周期運(yùn)動。周期運(yùn)動具有什么特點(diǎn)呢？學(xué)生回答。投影顯示三根針的鐘表，三根針上分別標(biāo)有紅黃綠三個(gè)點(diǎn)。教師提問：鐘表的秒針、分針和時(shí)針的周期分別是多少？學(xué)生回答。教師引入：請大家觀察鐘表上的三根針不僅在做周期運(yùn)動，它們上面的紅黃綠三個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡還具有什么特點(diǎn)？

4.2 新課教學(xué)

4.2.1 勻速圓周運(yùn)動的概念

創(chuàng)設(shè)情景觀看花樣滑冰視頻，展示鐘表、自行車、電風(fēng)扇、地球繞太陽運(yùn)動的視頻及動畫。教師引導(dǎo)：這些運(yùn)動有什么共同點(diǎn)？歸納：物理學(xué)中我們把運(yùn)動軌跡為圓周的運(yùn)動統(tǒng)稱為圓周運(yùn)動。教師設(shè)疑：圓周運(yùn)動與轉(zhuǎn)動是同一種運(yùn)動嗎？學(xué)生思考，答案不一，教師請認(rèn)為不同的學(xué)生舉例。學(xué)生針對各舉一例。教師說明：圓周運(yùn)動與轉(zhuǎn)動不是同一種運(yùn)動。它們的研究對象不同，圓周運(yùn)動是對質(zhì)點(diǎn)而言的。轉(zhuǎn)動是對整個(gè)物體而言的。比如我們看到的鐘，針上的各個(gè)點(diǎn)是做圓周運(yùn)動，而每根針是在做轉(zhuǎn)動。再如地球各個(gè)點(diǎn)在做圓周運(yùn)動，而地球本身自己在轉(zhuǎn)動即自轉(zhuǎn)，而地球的公轉(zhuǎn)是把地球看作一個(gè)點(diǎn)繞著太陽做圓周運(yùn)動。大家能不能就屏幕上的運(yùn)動說明一下哪些是轉(zhuǎn)動那些是圓周運(yùn)動。動畫演示兩個(gè)小點(diǎn)一個(gè)做勻速直線運(yùn)動，另一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動。動畫時(shí)顯示每經(jīng)過相等的時(shí)間的路程。教師引導(dǎo)學(xué)生回答：上面一個(gè)小球在做什么運(yùn)動？還記得勻速直線運(yùn)動的定義嗎？引導(dǎo)：下面一個(gè)圓點(diǎn)做的運(yùn)動有什么特點(diǎn)呢？板書：勻速圓周運(yùn)動的定義。提問：能否舉例生活中的勻速圓周運(yùn)動？學(xué)生回答。

4.2.2 線速度

視頻顯示時(shí)鐘上的三根針的運(yùn)動。引導(dǎo)觀察三根針運(yùn)動快慢。請三位同學(xué)上黑板畫兩個(gè)圓。交給每位同學(xué)一把圓規(guī)（調(diào)好相同的半徑）。老師說“開始”，三個(gè)學(xué)生一起畫，老師說“?！比Ｏ拢ú坏葓A畫完就喊停）。引導(dǎo)看誰畫的最快。歸納：在描述勻速直線運(yùn)動的快慢程度是用單位時(shí)間通過的位移即速度表示，在圓周運(yùn)動中類似的我們用單位時(shí)間通過的弧長來描述運(yùn)動的快慢程度，叫做線速度。板書線速度的定義式。說明：線速度就是直線運(yùn)動中的速度，只不過在圓周運(yùn)動中為了和另外一個(gè)速度角速度相區(qū)別，才如此稱呼。既然線速度就是速度，我們知道速度是矢量。引導(dǎo)：既是矢量就有方向，所以剛才的定義式只是計(jì)算線速度的大小，那么方向如何呢？砂輪工作視頻，轉(zhuǎn)動雨傘雨水甩出視頻。引導(dǎo)：砂輪上的沙子和雨水向哪個(gè)方向飛出？學(xué)生練習(xí)：在剛才黑板上的三個(gè)圓弧中找一個(gè)最長的任取三點(diǎn)，請一位學(xué)生畫出這三點(diǎn)的線速度的方向。說明：所有曲線運(yùn)動的速度方向都是在與運(yùn)動方向一致的切線方向，這與我們前面學(xué)習(xí)的平拋運(yùn)動是一致的。請一位同學(xué)作出黑板上這個(gè)圓周運(yùn)動上三點(diǎn)的線速度。引導(dǎo)：這三點(diǎn)的方向一樣嗎？歸納：圓周運(yùn)動時(shí)各點(diǎn)的線速度方向是時(shí)刻在變的，所以圓周運(yùn)動是變速運(yùn)動。即便是勻速圓周運(yùn)動只是指速度的大小保持不變，速度的方向時(shí)刻在變，也是變速運(yùn)動。學(xué)生練習(xí)計(jì)算鐘表上的三根針上的紅黃綠三個(gè)點(diǎn)線速度的大小？給出半徑都是10厘米。

4.2.3 角速度

教師引導(dǎo)：剛才我們講過除了線速度來描述圓周運(yùn)動的快慢程度，還可以用角速度來表示。線速度的大小是用單位時(shí)間里通過的弧長來表示的，那么角速度呢？角速度是單位時(shí)間里轉(zhuǎn)過的角度。看剛才三位同學(xué)畫的圓弧，作出三張圖里轉(zhuǎn)過的角度。我們發(fā)現(xiàn)在相等的時(shí)間里通過的角度越大運(yùn)動越快，所以我們用單位時(shí)間里通過的角度定義為角速度，單位：rad/s。提問指導(dǎo)：請把30o，90o，180o，360o，換算成弧度。創(chuàng)設(shè)情景學(xué)生練習(xí)：計(jì)算鐘表上的三根針上的紅黃綠三個(gè)點(diǎn)角速度的大小？歸納：一般我們已知勻速直線運(yùn)動的周期，可以用公式ω=2π/T

4.2.4 周期、頻率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系

屏幕顯示機(jī)器銘牌的圖片，圈出其中的轉(zhuǎn)速，引導(dǎo)：除了線速度、角速度之外，在工業(yè)中經(jīng)常會用轉(zhuǎn)速來表達(dá)轉(zhuǎn)動的快慢。轉(zhuǎn)速的單位是：轉(zhuǎn)/分鐘，根據(jù)單位大家看看轉(zhuǎn)速的涵義。屏幕顯示周期、頻率和轉(zhuǎn)速的概念。引導(dǎo)：我們上節(jié)課還學(xué)習(xí)了周期和頻率，并且兩者互為倒數(shù)，那么這兩者與轉(zhuǎn)速是什么關(guān)系呢？板書：T=1/f=1/n，提請學(xué)生單位全部采用國際單位制等式才成立，解題前先化單位。練習(xí)：計(jì)算圖片上機(jī)器的周期和頻率

4.2.5 周期、頻率、轉(zhuǎn)速、線速度和角速度的聯(lián)系與區(qū)別

引導(dǎo)：目前我們可以用來描述勻速圓周運(yùn)動的物理量有五個(gè)：周期、頻率、轉(zhuǎn)速、線速度和角速度。對照板書看看它們間的關(guān)系。教師完善板書：五個(gè)量的關(guān)系式和線速度與角速度的關(guān)系式v=ωR。練習(xí)兩題。

4.2.6 解決兩類具體情景中的問題

皮帶傳動動畫演示，問題引入：若皮帶無打滑現(xiàn)象，則兩輪邊緣上AB兩點(diǎn)的線速度和角速度之比分別為多少？已知兩輪半徑分別為RA和RB。砂輪運(yùn)動動畫。問題引入：同一個(gè)輪上AB兩點(diǎn)的線速度和角速度之比分別為多少？已知兩輪半徑分別為RA和RB。例題練習(xí)。

4.3 課堂小結(jié)

對照板書師生一同回顧，教師強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，突出易混淆的地方。

4.4 知識拓展

請研究一下自行車飛輪與中軸輪盤通過鏈條的連接關(guān)系：測量一下各自的半徑，并思考驗(yàn)證兩輪的角速度關(guān)系，邊緣點(diǎn)的線速度大小關(guān)系；有條件的話研究一下“變速自行車”的變速原理.

5.教學(xué)反思

“勻速圓周運(yùn)動”是以概念教學(xué)為主的一節(jié)課，對物理概念的理解和認(rèn)識是教學(xué)要達(dá)到的目標(biāo)之一，也是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。為了遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，我在整節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，輔以多媒體手段，采用情景教學(xué)法和引導(dǎo)式教學(xué)法，結(jié)合師生共同討論、歸納，以“情景產(chǎn)生問題”，“解決情景中的問題”，注重知識在情景中的形成和實(shí)踐過程。整堂課在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生自主觀察、思考、分析、實(shí)踐、總結(jié)、應(yīng)用。絕大多數(shù)的學(xué)生都能夠積極的參與，從評價(jià)結(jié)果來看，也基本達(dá)到了教學(xué)目的。