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2019 人教版高中物理必修第二册《第六章 圆周运
动》大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第六章 圆周运动》是高中物理必修第二册中的核心内容之一,旨在帮助
学生理解并掌握圆周运动的基本概念、向心力、向心加速度以及圆周运动在日
常生活和科学技术中的应用。本章内容不仅是力学知识体系中的重要组成部分,
也是后续学习天体运动、电磁学等领域的基础。
具体来说,本章首先通过引入圆周运动的概念,让学生理解物体沿圆周或
圆弧轨迹运动的特性。详细阐述了描述圆周运动快慢的物理量——线速度、角
速度和周期,并讨论了它们之间的关系。通过这些基础知识的铺垫,学生能够
初步建立起对圆周运动的认识框架。
在理解圆周运动基本概念的基础上,本章进一步引入了向心力的概念。向
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心力是使物体保持圆周运动状态所必需的力,其方向始终指向圆心。通过分析
向心力的来源和作用效果,学生能够深刻认识到向心力在圆周运动中的关键作
用。本章还通过实验和理论推导,得出了向心力大小的表达式,帮助学生掌握
计算向心力大小的方法。
向心加速度是描述圆周运动中物体速度方向变化快慢的物理量,也是本章
的重点内容之一。通过推导向心加速度的公式,学生能够理解向心加速度与线
速度、角速度和半径之间的关系。本章还通过实例分析,让学生认识到向心加
速度在日常生活和科学技术中的广泛应用。
本章结合生活中的圆周运动实例,如火车转弯、汽车过桥、航天器中的失
重现象等,让学生理解圆周运动在实际问题中的应用。通过这些实例的分析,
学生能够更加深入地理解圆周运动的规律和特点,提高运用所学知识解决实际
问题的能力。
(二)单元内容分析
本单元内容可以分为四个主要部分:圆周运动的基本概念、向心力、向心
加速度和生活中的圆周运动。
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圆周运动的基本概念
线速度:描述物体沿圆周运动的快慢程度,定义为物体在单位时间内通过
的弧长。线速度的方向沿圆周上该点的切线方向。
角速度:描述物体绕圆心转动的快慢程度,定义为物体在单位时间内转过
的角度。角速度的方向用右手螺旋定则确定。
周期:描述物体做圆周运动一周所需的时间。
转速:描述物体转动的圈数与所用时间之比,常用单位为转每秒( r/s )或
转每分( r/min )。
通过这些物理量的引入和讨论,学生能够全面理解圆周运动的基本特性。
向心力
定义:使物体保持圆周运动状态所必需的力,方向始终指向圆心。
来源:可以是某个力或几个力的合力。例如,在匀速圆周运动中,向心力
可以由重力、弹力、摩擦力等提供。
大 小 计 算 : 通 过 理 论 推 导 和 实 验 验 证 , 得 出 向 心 力 大 小 的 表 达 式
F n =mω 2 r 。
向心力的学习不仅有助于学生理解圆周运动的本质,还为他们后续学习天
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体运动、电磁学等领域奠定了基础。
向心加速度
定义:描述圆周运动中物体速度方向变化快慢的物理量,方向始终指向圆
心。
公式推导:通过运动学方法和牛顿第二定律推导向心加速度的公式
a n =ω 2 r 。
应用实例:通过分析火车转弯、汽车过桥等实例,让学生理解向心加速度
在实际问题中的应用。
向心加速度的学习有助于学生深入理解圆周运动的规律,提高他们运用所
学知识解决实际问题的能力。
生活中的圆周运动
火车转弯:分析火车在弯道 处行驶 时所需的向心力及其来源,讨论内 外 轨
高度 差 对火车 行驶稳 定性的 影响 。
汽车过桥:分析汽车通过 拱形 桥和 凹形 桥时所需的向心力及其变化,讨论
汽车速度对桥面 压 力的 影响 。
航天器中的失重现象: 介绍 航天器绕地 球 做匀速圆周运动时航天 员处 于 完
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全失重状态的 原因 和 条件 。
离 心运动: 介绍离 心运动的定义、 产 生 条件 和应用实例,讨论 离 心运动在
日常生活和科学技术中的应用。
通过这些实例的分析和讨论,学生能够更加深入地理解圆周运动的规律和
特点,提高他们运用所学知识解决实际问题的能力。
( 三 )单元内容 整 合
本单元内容在 整 合上 注 重知识的系 统 性和 连贯 性。通过引入圆周运动的基
本概念,为学生建立起对圆周运动的认识框架。通过讨论向心力、向心加速度
等核心内容,帮助学生深入理解圆周运动的本质和规律。通过结合生活中的圆
周运动实例,让学生 将 所学知识应用于实际问题中,提高他们的实 践 能力和 创
新 能力。
在 整 合过程中,还 注 重知识的 拓展 和 延伸 。例如,在讨论向心力时,可以
引入 万 有引力定律和牛顿第二定律等 相 关知识 ; 在讨论向心加速度时,可以引
入变速圆周运动和一 般曲 线运动等 相 关内容。这些 拓展 和 延伸 有助于学生 拓宽
视野 、 开阔思路 ,提高他们的 综 合 素 质和 创新 能力。
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二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理 观 念
理解圆周运动的基本概念
学生能够理解圆周运动的定义和特性,掌握描述圆周运动快慢的物理量
(线速度、角速度、周期和转速)及其 相互 关系。
学生能够通过实例分析,识 别 出物体做圆周运动的 条件 ,并理解圆周运动
在日常生活和科学技术中的应用。
建立向心力的概念
学生能够理解向心力的定义和作用效果,掌握计算向心力大小的方法
( F n =mω 2 r 。
学生能够通过实例分析,识 别 出向心力在日常生活和科学技术中的应用,
并理解向心力与物体运动状态之间的关系。
理解向心加速度的概念
学生能够理解向心加速度的定义和作用效果,掌握计算向心加速度大小的
方法( a n =ω 2 r )。
学生能够通过实例分析,理解向心加速度与物体速度方向变化之间的关系,
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并认识到向心加速度在圆周运动中的关键作用。
认识生活中的圆周运动
学生能够通过实例分析,理解火车转弯、汽车过桥、航天器中的失重现象
等生活中的圆周运动实例,并掌握分析这些实例的方法。
学生能够 将 所学知识应用于实际问题中,解决与圆周运动 相 关的物理问题,
提高他们的实 践 能力和 创新 能力。
(二)科学 思维
培养模型 建 构 能力
学生能够通过 观察 和分析实际物理现象, 抽 象出圆周运动的物理 模型 ,并
理解 模型 在解决实际问题中的应用。
学生能够运用圆周运动的物理 模型 ,解 释 和 预测相 关物理现象的 发 生和 发
展 过程。
培养 科学推理能力
学生能够通过理论推导和实验验证 相 结合的方式, 探究 圆周运动的规律和
特点,并理解这些规律和特点 背 后的物理本质。
学生能够运用科学推理的方法,分析并解决与圆周运动 相 关的物理问题,
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提高他们的 逻辑思维 和问题解决能力。
培养批判 性 思维 能力
学生能够对所学知识和物理现象进 行批判 性 思考 ,提出 自己 的 见 解和 观 点,
并 勇 于质 疑 和 反驳 他 人 的 观 点。
学生能够运用 批判 性 思维 的方法,分析并 评价 不 同 物理理论和方法的 优缺
点, 选择最适 合解决问题的方 案 。
培养创新思维 能力
学生能够在掌握基础知识的 前 提 下 , 发挥想 象力和 创造 力,提出 新 的物理
问题或解决方 案 。
学生能够运用 创新思维 的方法, 将 所学知识应用于实际问题中, 创造 出 新
的物理理论或技术成果。
( 三 )科学 探究
培养 问题 发 现能力
学生能够通过 观察 和分析实际物理现象, 发 现并提出与圆周运动 相 关的物
理问题。
学生能够运用所学知识,对提出的问题进 行 初步的分析和 判断 ,确定问题
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的 研究 方向和解决方 案 。
培养 实验 设 计能力
学生能够 根据研究目 的和实验 条件 , 设 计合理的实验方 案 , 选择 合 适 的实
验器 材 和 测 量方法。
学生能够运用实验 设 计的方法, 制 定详细的实验步 骤 和 注意事项 ,确保实
验的 顺利 进 行 和结果的 准 确性。
培养 数 据收集 和 处 理能力
学生能够运用实验器 材 和 测 量方法, 准 确 收集 实验数 据 ,并对数 据 进 行 初
步的 处 理和分析。
学生能够运用数 据处 理的方法, 绘制图 表、计算 平均值 和 标准差 等 统 计量,
得出实验结论并进 行 验证。
培养交流 与合作能力
学生能够在实验过程中与 同 学进 行交流 和合作, 共同 解决问题并分 享 实验
成果。
学生能够运用 交流 与合作的方法, 参 与小组讨论和学术 研 讨活动,提高 自
己 的表达能力和 团队协 作能力。