「拋體運動與圓周運動」的教學分析

一、課標內容與要求

「拋體運動與圓周運動」是《物理2》的第二個二級主題，新《課標》對這個主題的要求有4個條目、2個例項和2個活動建議，具體內容如表1所示。拋體運動與圓周運動都屬於曲線運動的內容，它們既有共同特點，又有其差異性，均包含有重要的物理思想和方法，這些思想方法在物理學中有著重要的地位，通過其運動規律的**將有利於培養學生的科學素養和科學**能力。

表1．《課標》中「拋體運動與圓周運動」內容要求

在《課標》中，「拋體運動和圓周運動」這個主題的知識條目並不多，較以前的《大綱》要求少一些，但層次要求卻有所提高，其行為動詞為「會用、能用」，而且對方法的掌握要求比較高。拋體運動是曲線運動中較為簡單的一種運動形式，屬於勻變速運動。通過運動合成與分解的方法，將拋體運動簡化為簡單的一維運動，從而使複雜的問題得以簡單的解決。

圓周運動與拋體運動不同，它有著獨特的運動形式、特點和規律，用來描述其運動的物理量也不同，如線速度、角速度、週期、頻率、向心加速度等，因此，教學中應注意引導學生認識勻速圓周運動的特點，結合運動定律靈活解決問題。

二、教材與教學分析

1．拋體運動

「司南版」《物理2》將「拋體運動與圓周運動」分成二章，即在第3章學習「拋體運動」知識，在第4章學習「圓周運動」知識，改變了以往歸結為「曲線運動」一章的做法，其內容如表2所示。拋體運動和圓周運動是曲線運動中的兩種特殊運動形式，儘管它們都屬於曲線運動，但它們卻存在著差異，將兩個知識點分開具體化來學習，體現教材先易後難，循序漸進的原則，也更加符合學生的認知水平及知識結構的形成。

表2. 「司南版」《物理2》第3、第4章的學習內容

「會用運動合成與分解的方法分析拋體運動」有兩層含義和要求，其一是關於「運動的合成與分解」的方法，它是解決曲線運動的基本方法，也是分析和研究拋體運動的基礎；其二是「拋體運動的規律」，特別是平拋運動的規律，它是該條目的重要知識目標。「運動的合成與分解」是一種研究方法，通過這種方法可以將曲線運動分解為兩個方向上的直線運動，以便問題研究簡單可行，掌握思想方法，往往比掌握知識本身還要重要。因此在教學中應注意引導學生去認識和掌握「運動的合成與分解」這一等效思維方法，並靈活應用它去解決各種實際問題。

「運動的合成與分解」是本章教學的重點之一，要學生理解和掌握這個方法，首先應讓學生認識「運動的獨立性原理」，讓學生建立一種意識——運動存在著獨立性，它是理解「運動的合成與分解」的關鍵，教學中可以通過諸如「平拋運動」、「紅蠟塊運動」等較簡單的運動形式讓學生親身體驗這一原理。對於「運動的合成與分解」的教學，首先要讓學生懂得什麼是合運動？什麼是分運動？

能判斷乙個複雜運動中的合運動與分運動。其二是「運動的合成與分解」規律，即平行四邊形定則，教學中應讓學生通過**來發現這個定則，不可由教師簡單演示或直接告訴學生。「司南版」《物理2》是通過「小船渡河」問題的研究得出「運動的合成與分解」的定則，並選擇從一維形式的豎直下拋和豎直上拋運動規律的研究，通過「拓展一步」欄目，將豎直方向的兩種拋體運動分解成兩個分運動，即勻速運動與自由落體，引導學生認識豎直方向上的拋體運動的特點、性質和運動規律，加強學生對運動的合成與分解認識，也為拋體運動的研究做方法上的準備。

當然在「平拋運動」規律的**中也不可直接告訴學生怎麼分解，仍然要求學生進行科學的**活動來發現和認識平拋運動規律，使學生能更深入地體會運動的合成與分解的思想方法，最後達到讓這一方法深深地扎根在學生腦海裡，成為學生將來解決複雜的二維運動的思想方法。在這個教學過程中，應注意創設更多的機會讓所有的學生都能經歷**的一些主要環節，更好地培養學生科學**的精神和尊重客觀事實、實事求是的科學態度。

拋體運動，尤其是平拋運動的規律也是本章教學重點之一。拋體運動的內容雖在高中物理中算不上非常重要，而且知識點也不多，但它所包含的物理思想和思維方法卻是十分重要，在後繼課程中還有重要的應用，如在電場或復合場中研究帶電粒子運動的問題。因此，應注意激發學生**未知問題的樂趣，讓學生通過**活動，領悟怎樣將複雜的問題化為簡單的問題，理解將平拋運動可以分解成水平和豎直兩個方向的分運動。

日常生活中有關平拋運動的現象很多，教學中可通過與生產、生活的聯絡，使學生更深入地了解平拋運動的規律，體驗物理知識對生產、生活的重要作用。

對於高一學生來說，要從平拋運動中悟出它所包含的兩個簡單的分運動，的確不易，應注意讓學生在**過程中及分析和解決問題中掌握如何處理較複雜的二維曲線運動，並學會用拋體運動的規律去分析解決生活中的問題。「司南版」《物理2》通過讓學生學習豎直方向的拋體運動規律，然後再深化為有水平初速度的二維平拋運動，讓學生運用所學的「運動合成與分解」的方法，結合實驗**與理論分析的方法**平拋運動的規律。學完平拋運動規律後，教材再安排斜拋運動規律的學習，此時的學生有了前面的學習，並不會感到複雜和難於理解，這種由淺入深，由簡到繁的教材編寫思想是有利於學生的學習，也符合人的認識規律，這點應在教學中加以重視。

對於斜拋運動的教學，可通過展示生活、生產中豐富多彩的斜拋運動，引發學生認識斜拋運動規律的興趣，讓學生體會斜拋運動可以分解成沿豎直方向的自由落體運動和沿水平方向的勻速直線運動。教學中，應組織學生圍繞如何應用合成與分解的方法研究斜拋運動這一核心問題，展開交流討論。如在「研究射高和射程與初速度、拋射角的關係」中，讓學生經歷實驗、觀察、分析和論證的過程，讓學生學會如何進行實驗現象分析、資料收集並得出相應結論，會用這個結論來解釋、解決一些實際問題。

2．圓周運動

「圓周運動」是自然界和生活、生產中很常見運動形式，《課標》要求學生「學會描述勻速圓周運動」，知道什麼是勻速圓周運動，什麼是向心力和向心加速度等。《課標》中雖然沒有提及「線速度、角速度和週期」的知識條目，卻有「會描述勻速圓周運動」的行為目標。因此教學中要考慮如何引入「線速度、角速度和週期」等概念，不然「會描述勻速圓周運動」就無法兌現了。

「司南版」《物理2》第4章第1節是「勻速圓周運動快慢的描述」，學生將學習「線速度、角速度、週期、頻率和轉速」等概念及其關係，這些物理量與《物理1》中「運動的描述」不同，而且要抽象得多，但生活中做圓周運動的現象卻隨處可見，因此教學中應注意聯絡各種生活中的圓周運動現象，通過演示實驗，化抽象為形象，使學生易於接受。向心力和向心加速度兩個概念的理解是教學難點，如何讓學生理解向心力和向心加速度的含義並得出公式？是理論推導還是實驗得出？

這些在新《課標》中並沒有做具體要求。教學中應根據學生的學習能力，選擇學生樂於接受，便於理解的方法進行教學。「司南版」教材是利用動力學的方法來引入的加速度概念，即通過「迷你實驗室」和「實驗與**」欄目讓學生體驗各種勻速圓周運動的向心力方向與大小，引導學生應用控制變數法進行實驗設計和驗證，經過思考、分析、交流得出向心力公式，再由運動定律得出向心加速度公式；「人教版」教材則採用了運動學的方法，通過數學推導來得出向心加速度的，再由運動定律得出向心力公式，這種做法可以對數學基礎較好，且向量的運算及極限思維水平較高的學生進行教學。

關於「向心力」的教學，《課標》要求學生知道什麼是向心力，會用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力，這是教學重點，也是教學難點，尤其在分析向心力的**時，學生往往感到無從下手，應注意引導學生如何進行受力分析，並確定向心力。「司南版」《物理2》通過電單車、火車轉彎及豎直麵內的圓周運動等例項的分析，讓學生體會向心力的**。教學中要引導學生關注勻速圓周運動在生活生產中的應用，使學生養成仔細觀察、善於發現、勤於思考的良好習慣，對例項的分析應注意圍繞向心力的**進行分析，注重進行解題方法的點撥，引導學生如何利用牛頓運動定律進行列方程求解，達到培養學生應用所學知識綜合解決物理問題的能力。

關於「離心現象」的教學，《課標》要求學生知道什麼是離心現象，對於離心現象的原因，學生可能不是很清楚，教學中可結合演示實驗和列舉生活事例，讓學生體會離心現象的原因，了解人們是如何利用離心現象或避免離心現象的。

《課標》中要求「估測自行車拐彎時受到的向心力」，學生對於由水平面的靜摩擦力提供向心力的理解可能有一定的困難。教學中可通過分析與估測自行車拐彎向心力的**以及大小，引導學生調查公路拐彎處道路的傾斜情況，讓學生經歷科學**過程，嘗試運用所學知識進行科學研究，揭示並驗證物理規律。

因為在日常生活中圓周運動的現象比較普遍，因此《課標》中要求學生關注圓周運動的規律與日常生活的聯絡，這在「司南版」《物理2》中也有很好的體現，如自行車、鐘錶、過山車、凹凸橋、脫水機等生活事例都是學生所熟悉的，教學中應讓學生在相互交流，充分發表意見，使學生在生活中學習物理，又把物理知識帶回生活中，鼓勵學生形成學以致用的良好習慣，這也體現了《課標》重視課程內容與生產、生活實際相聯絡的課程思想。

「拋體運動與圓周運動」的教學分析

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