物理研究性学习案例.docx

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物理研究性学习案例

生活中的圆周运动——研究性学教学案例

教学目标

知识目标：

1、学习运用牛顿第二定律解决圆周问题。

2、了解圆周运动中向心力的来源。

3、认识圆周运动与生活的密切关系，了解如何利用圆周运动。

能力目标：

1、培养学生查找、收集和整理资料的能力。

2、培养学生科研能力、语言表达能力。

情感态度和价值取向：

1、培养学生研究问题的科学态度和精神。

2、培养学生注意安全，从我做起的意识。

教学分析

教材地位与作用：

本节课（普通高中课程标准实验教科书—―《物理》必修2—―人民教育出版社2004年5月第1版第56页）研究生活中的圆周运动，体现了圆周运动与生活的密切关系，它对于提高学生把物理知识应用于社会生活实际，解释、解决实际问题，具有指导意义。

教学重点与难点：

重点：

圆周运动与生活的密切关系。

难点：

圆周运动向心力的来源。

教学方法与手段：

启发式、师生互动、自主探究、合作创造

学生分析

知识准备：

1、圆周运动的学习，已使学生掌握了匀速圆周运动的规律。

2、让学生注意生活中的圆周运动。

能力准备：

教会学生图书检索及网上查询的方法。

课题研究准备：

1、确定研究方向。

2、分组，确定任务方向。

3、指导学生发挥个人特长，逐步开展研究计划

心理情感准备：

通过现状简介，使学生认识到圆周运动在我们生活中的重要性。

教学过程

一、学生收集整理讨论：

生活中有哪些圆周运动？

体现了哪些物理知识？

主要讨论结论：

日常生活中的圆周运动：

（摘要）

1、铁路的弯道

2、公路的弯道

3、拱形桥

4、凹形桥

5、游乐场的过山车等等

二、教师引导和总结：

1、日常生活中物体做圆周运动时的向心力来源；

若转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力。

弊端：

铁轨和车轮容易损坏

若转弯处外轨略高于内轨，铁轨对火车的支持力和火车的重力提供了一部分向心力。

利用价值：

根据弯道的半径和规定的行驶速度。

适当选择内外轨的高度差，使转弯时的向心力几乎全由重力与支持力的合力来提供

2、公路的弯道也有两种：

一是平坦的二是外侧比内侧高的。

第一种情况下向心力由地面对汽车轮胎的摩擦力提供。

第二种情况下，向心力是重力、支持力、摩擦力三力的合力提供。

如果速度合适，向心力可以由重力和支持力的合力提供。

生活提示：

转弯处车辆行驶速度不宜过大汽车过拱形桥时的运动也可以看作是圆周运动。

汽车在拱形桥的顶端时向心力来源：

重力和支持力的合力。

表达式：

F=GFN=mv2/R

汽车对桥面的压力大小FN’=GF小于汽车的重量。

速度越大，压力越小。

汽车处于失重状态。

生活提示：

过桥车辆速度不宜过大。

汽车过凹形桥时：

在凹形桥的最低点，汽车对桥的压力大小FN’=G+F=G+mv2/R比汽车的重量大。

汽车处于超重状态。

3、过山车在圆轨道最顶端时向心力由重力和轨道对过山车的支持力提供。

使学生认识圆周运动与日常生活的密切关系

4、航天技术中的圆周运动：

宇宙飞船在太空的运动（例如神六飞船）人造地球卫星都在围绕地球做圆周运动

对学生言论进行引导和总结

宇宙飞船中航天员所受地球的引力和飞船座舱对他的支持力的合力提供了航天员绕地球做匀速圆周运动所需的向心力

F=mv2/R=mgFN

FN=m（gv2/R）当v2=gR时，FN=0航天员处于完全失重状态。

宇宙飞船的利用：

太空育种，提高产量，太空产品个大质优，。

我国已有43个品种在大面积种植，种类涉及水稻、蔬菜、花卉、水果等

5、课外延伸拓展

使学生认识圆周运动在科技国防中的重要性如何利用圆周运动的知识解决生活中的有关问题

做圆周运动的物体，若向心力突然消失，物体就会沿切线方向飞去。

若物体所受合力不足以提供所需的向心力，物体就会逐渐远离圆心。

这就是离心运动。

生活提示：

利用离心运动的事例有：

洗衣机脱水，无缝钢管的制造，利用离心制管技术制造其他物体如水泥管道，水泥电线杆等。

防止离心运动危害的事例：

水平公路上行驶的汽车在转弯时速度不宜过大，以防做离心运动发生侧滑，造成交通事故。

高速转动的砂轮、飞轮等都不能超过允许的最大转速。

以防它们破裂，酿成事故。

在过山车轨道建设中，一定要使与圆形轨道相连的弧形轨道足够高，才能保证过山车可以顺利通过圆形轨道最高点。

汽车在过拱形桥时，汽车对桥面的压力大小FN’=GF=Gmv2/R，小于汽车的重量。

速度越大，压力越小。

而汽车对地面的压力过小是不安全的，因此，过桥时汽车速度不宜过大，或着，对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径应该做的大些。

三、课外练习：

一）、课外查阅:

1、卫星如何变轨的

2、过山车设计要求

3、桥梁设计特点

二）、每个同学整理研究的内容写一篇科技小论文。

自由落体运动————研究性学习教案

教学目标：

１、知识与技能：

⑴理解什么是自由落体运动

⑵理解什么是自由落体加速度

⑶掌握自由落体运动的规律

２、情感态度价值观：

通过观察、实验、分析、推理提升学生对生活细致观察的能力，做一个多生活有物理心的人。

３、过程与方法：

⑴观察、实验能力

⑵思维能力：

分析概括能力、批判性能力、逻辑推理能力

⑶主要科学方法：

观察──实验──推理──结论──应用

重难点：

自由落体运动与落体运动的在探究时的实验设置

教学过程：

1.1创设问题情景

师：

（演示）把一个网球用细线悬挂在铁架台上，用剪刀剪断细线，可观察到网球迅速下落。

（意在集中学生的注意力）

师：

（问）物体的下落现象司空见惯，随处可见。

你们知道为什么会落向地面吗？

（意在引起知识回忆，启动课堂气氛）

生：

受到地球重力的作用。

师：

那么不同的物体下落的快慢都相同吗？

生：

（议论纷纷，观点不一）

师：

（不作正面点评）要知道这个问题的谜底就让我们利用桌上的器材来做一番探索吧！

1.2确定实验方案

教师先介绍每个实验桌上有硬币、塑料板、薄纸片、大泡沫块、小纸团等。

然后提议同桌两人商量一下采取什么样的实验方案。

在学生讨论中，老师巡视并随机抽问几组同学们的商量结果。

大多数同学都会正确选择让两个物体等高同时下落，反复比较各次运动的差异。

这正是“比较法”和“控制变量法”等实验思想的体现。

1.3定性实验探索

学生开始自主探索，他们通过广泛动手操作和观察与提供的物理环境发生直接而又频繁的作用。

常常是刚得到的结论，又立即被新的事实所否定，同学们的原有认知结构不断被更新和重建，探究气氛异常活跃。

1.4成果交流点评

在学生已有感知的基础上，教师让学生广泛发表观点，经过集体讨论后达成如下共识：

（1）下落运动是一个加速运动；

（2）物体所受重力的大小不是决定其下落快慢的唯一因素；

（3）所受阻力的大小直接影响着物体下落的快慢；

（4）当阻力影响相对较小时不同物体的下落趋于同样的快慢。

为了进一步证实观点（4）的正确性，教师再做演示实验：

当牛顿管中的空气被抽去后，可观察到羽毛片和金属片下落得一样快。

学生对此实验结果很能接受并非常满意。

教师顺势引出自由落体运动的概念，水到渠成。

1.5问题引向深入

师：

（问）物体下落过程中受到重力作用，速度越来越快。

我们来猜想一下，它可能是一种什么性质的直线运动呢？

生：

（猜测）匀加速直线运动……

师：

有这种可能性。

下面我们再利用另一套实验器材来做一番探索吧！

1.6定量实验研究

学生两人一组进行定量探索。

让下端固定重物的纸带穿过固定在桌边的竖直面上的打点计时器，通电后静止释放重物，可获得一条打有计数点的纸带，分析记数点间的距离可确定：

（1）它是否是匀加速直线运动?

（2）如果是，那么下落的加速度为多少？

1.7成果交流总结

各组纷纷汇报成果，教师总结归纳：

（1）在误差允许的范围内，我们已经证实了它是匀加速直线运动，且加速度为9.8m/s2左右。

（2）既然是匀变速直线运动，那么有关匀变速直线运动的规律对它也适用，只是它的加速度为一定值，可用“g”来表示，称为自由落体加速度。

1.8课外延伸拓展

教师对本节课的内容作一简单小结，并充分肯定同学们的探索精神和实验成果。

在此基础上布置课外延伸的拓展性内容。

（1）思考：

我们在测量自由落体的加速度时，主要误差来源于哪里？

其他还有什么方法可以测定g的值？

（2）阅读：

课本39页材料，了解历史上科学家又是怎样对物体的下落运动进行研究的；

（3）动手做：

课本38页的小实验看看谁的动作反应更敏捷。

教学行为反思

（一）两种教学模式的比较

比较传统型教学与研究型教学的过程设计，可以看到它们在教学主线、师生互动、学习目标能力培养等方面存在明显的差异。

传统型教学过程环节设计如下：

传统型教学模式，学生也参与了一些活动，但总体上教师一直处于主导和主体双重地位，学生只是被动地接受教师传授的知识，即偏重机械记忆、浅层理解和解题训练，教学手段单一、陈旧，学习氛围沉闷。

教师的演示代替了学生的动手，教师的讲解代替了学生的主体活动，教师的分析代替了学生的思维，学生似乎只是接受知识的容器，其教学模式可以用“接受——理解——巩固——解题”来表示，学生的思维品质、创新精神和实践能力等很难得到培养。

研究型教学过程环节设计如下：

研究型教学模式，教师成了学生的助手和导师，学生则一直处于探索新知识的主体地位。

他们动手、动眼、动脑、动口。

积极主动、生动活泼地学习，整个学习过程充满乐趣。

教学过程中，无论是物理知识体系的构建还是物理问题的实验研究。

都非常重视学生的内心体验与主动参与。

体现为“参与一一体验一一内化——外延”的新模式。

具有开放性特点。

它能使学生的综合运用知识能力、语言表达能力、团结协作能力等都得到进一步提升还有助于学生潜能的发挥。

（二）研究性学习的教学理念

研究性学习强调学生的学习要由单纯积累知识向探求知识转变。

由论证知识的结构向获取知识的科学过程转变，问题教学已构成了研究性学习的最大特点。

始终以问题的发展、研究和解决来激发学生的求知欲、创造欲和主体意识。

在课堂教学中，教师首要的任务是营造一个生动活泼的教学气氛，要精心设计物理概念和规律的形成过程和应用过程，通过学生自己的实验、观察、分析、总结等一系列活动，发现物理现象和探索物理规律。

研究性学习是一种探索性的学习。

这要求教师的角色必须由“经验型”向“研究型”转化。

从知识的权威者转变为学生问题研究的参与者；从知识的传授者转变为学生学习的促进者；从仅仅关注教科书转变为关注学科知识与实践的联系。

在传统的教学模式中，教师对学生的评价方式主要是通过书面作业和考试，较侧重于对知识的考查，分数的高低作为学生学习情况的标志。

新一轮教育课程改革中，教师对学生的评价应重在学生的发展层次和发展水平上，以学生的原有水平作为参照物，要多侧面、多渠道地进行评价，要充分发挥好评价的激励和导向作用。

在评价理念上，要更重视过程、重视应用、重视体验和重视参与。

总之，研究性学习舍弃了传统接受性学习的缺陷。

着眼于科学态度的培养、科研方向的学习和创新能力的提高。

更强调了学生的主体作用。

教师既要当好“导演”，又要当好“观众”，努力把课堂这一“舞台”交给学生。

让学生成为学习的主人，创造成功，走向成功。