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1、“抛体运动与圆周运动”的教学分析一、课标内容与要求“抛体运动与圆周运动”是物理2的第二个二级主题，新课标对这个主题的要求有4个条目、2个实例和2个活动建议，具体内容如表1所示。抛体运动与圆周运动都属于曲线运动的内容，它们既有共同特点，又有其差异性，均包含有重要的物理思想和方法，这些思想方法在物理学中有着重要的地位，通过其运动规律的探究将有利于培养学生的科学素养和科学探究能力。表1课标中“抛体运动与圆周运动”内容要求抛体运动与圆周运动内容标准(1)会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。(2)会描述匀速圆周运动。知道向心加速度。(3)能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心
2、现象。(4)关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。 举例例1.分别以物体在水平方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。例2.估测自行车拐弯受到的向心力。活动建议(1)通过查找资料，对比实际弹道的形状与抛物线的差异，尝试做出解释。(2)调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异。在课标中，“抛体运动和圆周运动”这个主题的知识条目并不多，较以前的大纲要求少一些，但层次要求却有所提高，其行为动词为“会用、能用”，而且对方法的掌握要求比较高。抛体运动是曲线运动中较为简单的一种运动形式，属于匀变速运动。通过运动合成与分解的方法，将抛体运动简化为简单的一维运动，从而使复
3、杂的问题得以简单的解决。圆周运动与抛体运动不同，它有着独特的运动形式、特点和规律，用来描述其运动的物理量也不同，如线速度、角速度、周期、频率、向心加速度等，因此，教学中应注意引导学生认识匀速圆周运动的特点，结合运动定律灵活解决问题。二、教材与教学分析1抛体运动 “司南版”物理2将“抛体运动与圆周运动”分成二章，即在第3章学习“抛体运动”知识，在第4章学习“圆周运动”知识，改变了以往归结为“曲线运动”一章的做法，其内容如表2所示。抛体运动和圆周运动是曲线运动中的两种特殊运动形式，尽管它们都属于曲线运动，但它们却存在着差异，将两个知识点分开具体化来学习，体现教材先易后难，循序渐进的原则，也更加符合
4、学生的认知水平及知识结构的形成。表2. “司南版”物理2第3、第4章的学习内容章标题名称学 习 内 容课时建议第3章抛 体 运 动第1节 运动的合成与分解第2节 竖直方向上的抛体运动第3节 平抛运动第4节 斜抛运动 2111第4章匀速圆周运动第1节 匀速圆周运动快慢的描述第2节 向心力与向心加速度第3节 向心力的实例分析第4节 离心运动1111“会用运动合成与分解的方法分析抛体运动”有两层含义和要求，其一是关于“运动的合成与分解”的方法，它是解决曲线运动的基本方法，也是分析和研究抛体运动的基础；其二是“抛体运动的规律”，特别是平抛运动的规律，它是该条目的重要知识目标。“运动的合成与分解”是一种
5、研究方法，通过这种方法可以将曲线运动分解为两个方向上的直线运动，以便问题研究简单可行，掌握思想方法，往往比掌握知识本身还要重要。因此在教学中应注意引导学生去认识和掌握“运动的合成与分解”这一等效思维方法，并灵活应用它去解决各种实际问题。“运动的合成与分解”是本章教学的重点之一，要学生理解和掌握这个方法，首先应让学生认识“运动的独立性原理”，让学生建立一种意识运动存在着独立性，它是理解“运动的合成与分解”的关键，教学中可以通过诸如“平抛运动”、“红蜡块运动”等较简单的运动形式让学生亲身体验这一原理。对于“运动的合成与分解”的教学，首先要让学生懂得什么是合运动？什么是分运动？能判断一个复杂运动中的
6、合运动与分运动。其二是“运动的合成与分解”规律，即平行四边形定则，教学中应让学生通过探究来发现这个定则，不可由教师简单演示或直接告诉学生。“司南版”物理2是通过“小船渡河”问题的研究得出“运动的合成与分解”的定则，并选择从一维形式的竖直下抛和竖直上抛运动规律的研究，通过“拓展一步”栏目，将竖直方向的两种抛体运动分解成两个分运动，即匀速运动与自由落体，引导学生认识竖直方向上的抛体运动的特点、性质和运动规律，加强学生对运动的合成与分解认识，也为抛体运动的研究做方法上的准备。当然在“平抛运动”规律的探究中也不可直接告诉学生怎么分解，仍然要求学生进行科学的探究活动来发现和认识平抛运动规律，使学生能更深
7、入地体会运动的合成与分解的思想方法，最后达到让这一方法深深地扎根在学生脑海里，成为学生将来解决复杂的二维运动的思想方法。在这个教学过程中，应注意创设更多的机会让所有的学生都能经历探究的一些主要环节，更好地培养学生科学探究的精神和尊重客观事实、实事求是的科学态度。抛体运动，尤其是平抛运动的规律也是本章教学重点之一。抛体运动的内容虽在高中物理中算不上非常重要，而且知识点也不多，但它所包含的物理思想和思维方法却是十分重要，在后继课程中还有重要的应用，如在电场或复合场中研究带电粒子运动的问题。因此，应注意激发学生探究未知问题的乐趣，让学生通过探究活动，领悟怎样将复杂的问题化为简单的问题，理解将平抛运动
8、可以分解成水平和竖直两个方向的分运动。日常生活中有关平抛运动的现象很多，教学中可通过与生产、生活的联系，使学生更深入地了解平抛运动的规律，体验物理知识对生产、生活的重要作用。对于高一学生来说，要从平抛运动中悟出它所包含的两个简单的分运动，的确不易，应注意让学生在探究过程中及分析和解决问题中掌握如何处理较复杂的二维曲线运动，并学会用抛体运动的规律去分析解决生活中的问题。“司南版”物理2通过让学生学习竖直方向的抛体运动规律，然后再深化为有水平初速度的二维平抛运动，让学生运用所学的“运动合成与分解”的方法，结合实验探究与理论分析的方法探究平抛运动的规律。学完平抛运动规律后，教材再安排斜抛运动规律的学
9、习，此时的学生有了前面的学习，并不会感到复杂和难于理解，这种由浅入深，由简到繁的教材编写思想是有利于学生的学习，也符合人的认识规律，这点应在教学中加以重视。对于斜抛运动的教学，可通过展示生活、生产中丰富多彩的斜抛运动，引发学生认识斜抛运动规律的兴趣，让学生体会斜抛运动可以分解成沿竖直方向的自由落体运动和沿水平方向的匀速直线运动。教学中，应组织学生围绕如何应用合成与分解的方法研究斜抛运动这一核心问题，展开交流讨论。如在“研究射高和射程与初速度、抛射角的关系”中，让学生经历实验、观察、分析和论证的过程，让学生学会如何进行实验现象分析、数据收集并得出相应结论，会用这个结论来解释、解决一些实际问题。2
10、圆周运动“圆周运动”是自然界和生活、生产中很常见运动形式，课标要求学生“学会描述匀速圆周运动”，知道什么是匀速圆周运动，什么是向心力和向心加速度等。课标中虽然没有提及“线速度、角速度和周期”的知识条目，却有“会描述匀速圆周运动”的行为目标。因此教学中要考虑如何引入“线速度、角速度和周期”等概念，不然“会描述匀速圆周运动”就无法兑现了。 “司南版”物理2第4章第1节是“匀速圆周运动快慢的描述”，学生将学习“线速度、角速度、周期、频率和转速”等概念及其关系，这些物理量与物理1中“运动的描述”不同，而且要抽象得多，但生活中做圆周运动的现象却随处可见，因此教学中应注意联系各种生活中的圆周运动现象，通过
11、演示实验，化抽象为形象，使学生易于接受。向心力和向心加速度两个概念的理解是教学难点，如何让学生理解向心力和向心加速度的含义并得出公式？是理论推导还是实验得出？这些在新课标中并没有做具体要求。教学中应根据学生的学习能力，选择学生乐于接受，便于理解的方法进行教学。“司南版”教材是利用动力学的方法来引入的加速度概念，即通过“迷你实验室”和“实验与探究”栏目让学生体验各种匀速圆周运动的向心力方向与大小，引导学生应用控制变量法进行实验设计和验证，经过思考、分析、交流得出向心力公式，再由运动定律得出向心加速度公式；“人教版”教材则采用了运动学的方法，通过数学推导来得出向心加速度的，再由运动定律得出向心力公
12、式，这种做法可以对数学基础较好，且矢量的运算及极限思维水平较高的学生进行教学。关于“向心力”的教学，课标要求学生知道什么是向心力，会用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，这是教学重点，也是教学难点，尤其在分析向心力的来源时，学生往往感到无从下手，应注意引导学生如何进行受力分析，并确定向心力。“司南版”物理2通过摩托车、火车转弯及竖直面内的圆周运动等实例的分析，让学生体会向心力的来源。教学中要引导学生关注匀速圆周运动在生活生产中的应用，使学生养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯，对实例的分析应注意围绕向心力的来源进行分析，注重进行解题方法的点拨，引导学生如何利用牛顿运动定律进行列方程求解
13、，达到培养学生应用所学知识综合解决物理问题的能力。关于“离心现象”的教学，课标要求学生知道什么是离心现象，对于离心现象的原因，学生可能不是很清楚，教学中可结合演示实验和列举生活事例，让学生体会离心现象的原因，了解人们是如何利用离心现象或避免离心现象的。课标中要求“估测自行车拐弯时受到的向心力”，学生对于由水平面的静摩擦力提供向心力的理解可能有一定的困难。教学中可通过分析与估测自行车拐弯向心力的来源以及大小，引导学生调查公路拐弯处道路的倾斜情况，让学生经历科学探究过程，尝试运用所学知识进行科学研究，揭示并验证物理规律。因为在日常生活中圆周运动的现象比较普遍，因此课标中要求学生关注圆周运动的规律与日常生活的联系，这在“司南版”物理2中也有很好的体现，如自行车、钟表、过山车、凹凸桥、脱水机等生活事例都是学生所熟悉的，教学中应让学生在相互交流，充分发表意见，使学生在生活中学习物理，又把物理知识带回生活中，鼓励学生形成学以致用的良好习惯，这也体现了课标重视课程内容与生产、生活实际相联系的课程思想。
