高中物理第二章4圆周运动与人类文明(选学)教案3教科版必修2

2.4 圆周运动与人类文明

教学准备：

每个小组的 PPT ，收集的文字、图片、视频资料，学生自己拍摄的活动照片、视频资源，学生制作的模型等．

教学过程：

课前活动安排

一个班按 6—7 人为一个小组，按兴趣爱好、能力专长分成 6 个小组．以圆周运动与人类文明为主题，以圆周运动与人类古文明、圆周运动与工业生产、圆周运动与科学技术、圆周运动与文化生活为课题，每个小组选择一个课题，在保证上述四个课题的基础上学生还可以自主提出与圆周运动相关的课题．选好课题后，各小组先设计课题实施方案、再按方案进行研究、实践、体验，最后用一节课集中进行交流展示．第一组：圆周运动与人类古文明

1．收集资料：学生分工收集钻木取火、古陶器制作、车轮的发明、水能利用等在人类文明进程中与圆周运动密切相关的资料．

2．到劳动技术中心或陶艺中心实践体验制陶坯的过程，重点感受拉坯机带动陶坯做圆周运动对拉坯的作用，可自拍活动体验的视频，在交流时播放．

3．按照人类文明的进程整理与圆周运动密切相关的资料，制作 PPT ，做课上展示交流的准备．第二组：圆周运动与工业生产

1．收集资料：学生分工收集蒸汽机、发动机、电动机、精密仪器、钟表等工业生产中与圆周运动密切相关的资料．

2．制作一个简单的发动机模型，能展示活塞的直线运动是如何转变为圆周运动并如何通过轴承、连杆、齿轮等实现“运动的传递和变速”的．

3．按照圆周运动在工业生产中的不同应用来整理与圆周运动密切相关的资料，制作 PPT ，做课上展示交流的准备．

第三组：圆周运动与科学技术

1．收集资料：学生分工收集粒子物理与核物理、航空航天、生命医疗等科学技术中圆周运动应用相关的资料．

2．制作一个简单的陀螺仪，进行陀螺仪定向实验和多个陀螺叠加的实验．

3．按照粒子物理与核物理、航空航天、生命医疗三个方面整理与圆周运动密切相关的资料，制作 PPT ，做课上展示交流的准备．

第四组：圆周运动与文化生活

1．收集资料：学生分工收集体育运动、旋转建筑、生活娱乐、文化设施等方面与圆周运动应用相关的资料．

2．体验链球、铁饼、乒乓球、篮球等使物体旋转的体育项目，体验旋转餐厅、中华世纪坛等旋转建筑，体验文化设施中的旋转活动，观看与旋转相关的杂技表演．可自拍活动体验的视频，在交流时播放．3．按照体育运动、旋转建筑、生活娱乐、文化设施四个方面整理与圆周运动密切相关的资料，制作PPT ，做课上展示交流的准备．

课上交流展示过程设计

一、复习旧知识引入新课

二、展示、交流、欣赏、分享

1．第一小组展示，结合 PPT 进行讲解．

课题：圆周运动与人类文明

介绍小组成员及分工．

小组学习研究与活动过程简介．

（ 1 ）钻木取火与圆周运动．

钻木取火的传说．钻木取火的发明来源于我国古时的神话传说．燧人氏是传说中发明钻木取火的人．钻木取火的物理本质：钻木取火是根据摩擦生热的原理实现的．通过转动木棒，木棒与木块摩擦会产生热量，加之木材本身就是易燃物，所以会生出火来．

（ 2 ）陶器制作与圆周运动．

中国古代陶器的发生与发展的历史介绍．

播放同学们体验制陶坯过程的视频．

（ 3 ）圆周运动与车轮的发明．

中国古代车轮的发明及车的形成过程．

车轮由石轮、陶轮、木轮、铁轮到现代轮胎的发展历程．

（ 4 ）圆周运动与机械能的利用．

中国古代的水磨、水碓、水碾和水车的发明及形成历史、工作原理．

教师对第一小组的研究实践、现场展示进行点评．

2．第二小组展示，结合 PPT 进行讲解．

课题：圆周运动与工业生产．

介绍小组成员及分工．

小组学习研究与活动过程简介．

（ 1 ）圆周运动使用蒸汽机技术广泛应用．

蒸汽机原理是：水蒸气通过转换阀来到汽缸的正面, 活塞向反面运动, 反面的蒸汽通过转换阀的排气口排出；活塞运动到反面顶点后, 由飞轮上的一个连动机构作用于转换阀, 这时转换阀的加压口变成排气口, 排气口变成加压口, 在压力作用下活塞由反面向正面运动, 完成一个循环．连杆把往复的直线运动转变成圆周运动．

（ 2 ）齿轮和轴使得机械能实现传递．

齿轮的圆周运动可以通过齿轮传动和皮带传动两种方式实现机械能的传递．同时不同半径的齿轮组合又可以实现速度的改变．变速箱正是利用多组齿轮来改变速度的．

（ 3 ）展示制作的简单发动机模型，讲解活塞的直线运动是如何转变为圆周运动并如何通过轴承、连杆、齿轮等实现“运动的传递和变速”的．

教师对第二小组的研究实践、现场展示进行点评．

3．第三小组展示，结合 PPT 进行讲解．

课题：圆周运动与科学技术．

介绍小组成员及分工．

小组学习研究与活动过程简介．

（ 1 ）高能物理中粒子通过圆周运动加速．

利用磁场使带电粒子做回旋运动，带电粒子在运动中经高频电场反复加速．具有很高能量的粒子相互碰撞．

北京正负电子对撞机介绍．

（ 2 ）航空航天中的圆周运动．

陀螺会在不停自转的同时，绕着另一个固定的转轴不停地旋转．利用陀螺的力学性质制成的具有各种功能的陀螺装置称为陀螺仪，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用．航天器就是靠高速旋转的陀螺仪来控制轨道方向的．

人造卫星都是绕着地球做近似的圆周运动，最近我国

发射的“嫦娥一号”卫星选择距月球 200 公里的圆形轨道作

为“工作岗位”．

（ 3 ）展示制作陀螺仪的工作过程．

教师对第三小组的研究实践、现场展示进行点评．

4．第四小组展示，结合 PPT 进行讲解．

课题：圆周运动与文化生活．

介绍小组成员及分工．

小组学习研究与活动过程简介．

（ 1 ）体育运动、旋转建筑、生活娱乐、文化设施等方面中圆周运动的介绍．

链球：田径运动项目之一，运动员两手握着链球的把手，人和球同时旋转，最后加力使球脱手做离心运动而飞出．

中华世纪坛的主体建筑由“乾”“坤”两部分组成，“坤”即坛体下部静止的部分，“乾”即坛体上部转动的部分，可在 2.6-55 小时范围内转动一周．

水流星杂技：制作一个绳套, 碗用绳套套住，装满水，让碗在水平方向做圆周运动．

过山车：过山车是一项刺激性的娱乐项目．车上的人在极短的时间内在竖直平面做圆周运动．

（ 2 ）播放链球、铁饼、乒乓球、篮球等体育项目，体验旋转餐厅、中华世纪坛等旋转建筑，体验文化设施中的旋转活动，观看与旋转相关的杂技表演等体验活动的视频．

教师对第四小组的研究实践、现场展示进行点评．

（三）课堂小结，感受交流

小结：通过本节课的集中展示，一方面我们充分认识到圆周运动与人类文明、工业技术、现代科学以及人们的日常生活都有着密切的联系；另一方面我们通过课前的研究、实践、体验活动也收获了许多，如课本之外与圆周运动相关的知识、收集与分析资料的方法与能力、与人协作及交流分享的意识等．组织学生畅谈学习过程的感受，引导学生关注科技、关注生活，将所学的物理知识运用到实际中，使学有所用．

教学流程图：