《生活中的圆周运动》说课稿(全国获奖实验说课案例)

《生活中的圆周运动》说课稿 一、使用教材

人教版高中《物理必修2》第五章第七节《生活中的圆周运动》。

二、实验器材

自制圆周轨道、自制平抛轨道、改装的光电门、数字计时器、金属小球、水平尺、刻度尺、细绳、钉子、轻杆、螺旋测微器、水平气泡仪。

三、实验创新要求/改进要点

（1）模拟过山车实验分析单层轨道内侧（绳球模型）最高点速度的极值。通过自制的圆周轨道，用光电门和数字计时器进行定量计算，测定小球在最高点时的最小速度。

（2）用平抛运动解释单层轨道内侧最高点速度最值问题，使知识融会贯通，对曲线运动达到更深刻的认识。

（3）绳球模型与杆球模型的对比实验，杆球模型在最高点速度可以为零。

实验有待改进之处：精确最高点速度以及圆周半径的测量，可以提高实验的精确度。应用数显半径测试仪可以使圆周运动轨道半径任意改变，获得多组数据，描绘v 2

-R 图像，使定量计算更加完善。

四、实验原理/实验设计思路

整体设计思路是：把物理模型的建构过程与实验探究相联系，结合学生的生活体验，利用学校现有的实验器材定量分析，尽可能提高实验的精确程度。

实验原理如下：

（1）单层轨道内侧最高点，对小球的受力分析，由牛顿第二定律可知：R mv F mg N 2=+，

当0=N F 时，gR v =min 。

（2）双层轨道最高点对小球受力分析，分类讨论 ①R mv F mg N 2=

+，如果材料允许，速度无上限。 ②R

m v m g 2=，gR v =，此时物体受到重力作用。 ③R m v F m g N 2=-，当mg F N =时，0min =v 。

五、实验教学目标

（1）物理观念：进一步加深运动与相互作用观念的理解，能够应用牛顿第二定律解决竖直面内圆周运动最高点速度最值问题。

（2）科学思维：通过科学的推理，经历对绳球模型和杆球模型的建构过程，能够选用恰当的物理模型解决实际问题。

（3）实验探究：通过学生对问题的猜想，设计实验，获得数据，与已学知识相结合，分析实验。

（4）科学态度与责任：尊重实验数据，培养学生严谨的科学态度。

六、实验教学内容

（1）模拟过山车实验分析单层轨道内侧（绳球模型）最高点速度最值。

（2）用平抛运动分析绳球模型最高点速度最值。

（3）双层轨道（管球模型、杆球模型）与绳球模型对比实验。

七、实验教学过程

（1）模拟过山车实验分析单层轨道内侧（绳球模型）最高点速度最值。

①定性分析：从斜坡上不同高度释放小球，观察什么情况下，小球能够通过不同半径的圆周轨道，做完整的圆周运动。

②定量计算：用最高点光电门的记录的时间来计算小球的速度，通过数据分析小球速度的特点，找到最小速度，并记录对应的小球释放的位置，与理论推导相结合，探究小球最

小速度和轨道半径的关系。为后续机械能守恒定律的学习做铺垫。

（2）利用半圆轨道和平抛轨道分析，首先从平抛轨道较低的位置释放小球，小球做平抛运动后，落入圆周轨道中，然后提高平抛运动的释放位置，小球打在圆周轨道的位置会升高。引导学生猜想：如果释放位置再提高，小球会压在圆周轨道上做完整的圆周运动。进而得出结论：做完整的圆周运动，单层轨道侧最高点速度存在最小值。

（3）双层轨道（管球模型、杆球模型）与绳球模型对比实验。

从同一高度分别释放“纯绳”小球和“绳杆”小球，通过下方钉子处，杆球以几乎为零的很小的速度通过了最高点，而绳球模型没有通过。可以得出结论：杆球模型最高点的最小速度是零。

八、实验效果评价

通过理论推导和实验，学生能够明确小球在竖直面内圆周运动最高点的最值问题。能够分清杆球模型和绳球模型的运动特点。用已经熟练掌握的平抛知识，解决新的问题，平抛运动和圆周运动相互结合，知识融会贯通，拓展学生思维。通过实验的设计，重点知识多角度学习，学生能够比较容易接受，从而突破教学难点。提高学生物理学科素养。