視頻簡介：
視頻標簽：全國高中物理,教師說課視頻
所屬欄目：高中物理說課視頻
視頻課題：第五屆全國高中物理教師說課視頻《生活中的圓周運動》遼寧省大連
教學設計、課堂實錄及教案：第五屆全國高中物理教師說課視頻《生活中的圓周運動》遼寧省大連市莊河市高級中學高中物理
生活中的圓周運動（豎直面）
遼寧省大連市莊河市高級中學 齊放
一、使用教材
人教版高中《物理必修2》第五章第七節《生活中的圓周運動》。
二、實驗器材
自制圓周軌道、自制平拋軌道、改裝的光電門、數字計時器、金屬小球、水平尺、刻度尺、細繩、釘子、輕桿、螺旋測微器、水平氣泡儀。
三、實驗創新要求/改進要點
（1）模擬過山車實驗分析單層軌道內側（繩球模型）最高點速度的極值。通過自制的圓周軌道，用光電門和數字計時器進行定量計算，測定小球在最高點時的最小速度。
（2）用平拋運動解釋單層軌道內側最高點速度最值問題，使知識融會貫通，對曲線運動達到更深刻的認識。
（3）繩球模型與桿球模型的對比實驗，桿球模型在最高點速度可以為零。
實驗有待改進之處：精確最高點速度以及圓周半徑的測量，可以提高實驗的精確度。應用數顯半徑測試儀可以使圓周運動軌道半徑任意改變，獲得多組數據，描繪
v2-R圖像，使定量計算更加完善。
四、實驗原理/實驗設計思路
整體設計思路是：把物理模型的建構過程與實驗探究相聯系，結合學生的生活體驗，利用學校現有的實驗器材定量分析，盡可能提高實驗的精確程度。
實驗原理如下：
（1）單層軌道內側最高點，對小球的受力分析，由牛頓第二定律可知：
，當
時，
。
（2）雙層軌道最高點對小球受力分析，分類討論
①
，如果材料允許，速度無上限。
②
，
，此時物體受到重力作用。
③
，當
時，
。
五、實驗教學目標
（1）物理觀念：進一步加深運動與相互作用觀念的理解，能夠應用牛頓第二定律解決豎直面內圓周運動最高點速度最值問題。
（2）科學思維：通過科學的推理，經歷對繩球模型和桿球模型的建構過程，能夠選用恰當的物理模型解決實際問題。
（3）實驗探究：通過學生對問題的猜想，設計實驗，獲得數據，與已學知識相結合，分析實驗。
（4）科學態度與責任：尊重實驗數據，培養學生嚴謹的科學態度。
六、實驗教學內容
（1）模擬過山車實驗分析單層軌道內側（繩球模型）最高點速度最值。
（2）用平拋運動分析繩球模型最高點速度最值。
（3）雙層軌道（管球模型、桿球模型）與繩球模型對比實驗。
七、實驗教學過程
（1）模擬過山車實驗分析單層軌道內側（繩球模型）最高點速度最值。
①定性分析：從斜坡上不同高度釋放小球，觀察什么情況下，小球能夠通過不同半徑的圓周軌道，做完整的圓周運動。
②定量計算：用最高點光電門的記錄的時間來計算小球的速度，通過數據分析小球速度的特點，找到最小速度，并記錄對應的小球釋放的位置，與理論推導相結合，探究小球最小速度和軌道半徑的關系。為后續機械能守恒定律的學習做鋪墊。
（2）利用半圓軌道和平拋軌道分析，首先從平拋軌道較低的位置釋放小球，小球做平拋運動后，落入圓周軌道中，然后提高平拋運動的釋放位置，小球打在圓周軌道的位置會升高。引導學生猜想：如果釋放位置再提高，小球會壓在圓周軌道上做完整的圓周運動。進而得出結論：做完整的圓周運動，單層軌道側最高點速度存在最小值。
（3）雙層軌道（管球模型、桿球模型）與繩球模型對比實驗。
從同一高度分別釋放 “純繩”小球和“繩桿”小球，通過下方釘子處，桿球以幾乎為零的很小的速度通過了最高點，而繩球模型沒有通過。可以得出結論：桿球模型最高點的最小速度是零。
八、實驗效果評價
通過理論推導和實驗，學生能夠明確小球在豎直面內圓周運動最高點的最值問題。能夠分清桿球模型和繩球模型的運動特點。用已經熟練掌握的平拋知識，解決新的問題，平拋運動和圓周運動相互結合，知識融會貫通，拓展學生思維。通過實驗的設計，重點知識多角度學習，學生能夠比較容易接受，從而突破教學難點。提高學生物理學科素養。
作者齊放，遼寧省大連市莊河市高級中學
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
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