高中生職業(yè)生涯與學(xué)科融合規(guī)劃教育 圓周運(yùn)動(dòng)章頭課

PAGEPAGE1圓周運(yùn)動(dòng)章末提升課機(jī)械浙江省仙居中學(xué)陳見封實(shí)施背景中學(xué)階段是認(rèn)識(shí)自我的重要時(shí)期，生涯規(guī)劃與高中生的身心發(fā)展是一致的，學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況設(shè)計(jì)自己的職業(yè)方向。高中生應(yīng)盡早對(duì)人生有規(guī)劃，可以使得學(xué)習(xí)目的更明確。高中物理的教學(xué)過程有大量與生活實(shí)際、科學(xué)技術(shù)、專業(yè)知識(shí)相關(guān)的知識(shí)，物理教師在平常的物理教學(xué)中加以滲透和引導(dǎo)，就能夠讓學(xué)生產(chǎn)生深刻的職業(yè)體驗(yàn)，完善職業(yè)規(guī)劃。本課時(shí)通過對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)這一章節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)與拓展，使學(xué)生對(duì)機(jī)械專業(yè)的一些原理進(jìn)行初步體驗(yàn)探究，從而達(dá)到滲透生涯規(guī)劃教學(xué)的目的。目標(biāo)和定位1.復(fù)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)的基本概念、兩種傳動(dòng)方式的知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)與探究活動(dòng)，掌握機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)。2.拓展學(xué)科知識(shí)，使學(xué)生了解圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生感受到物理學(xué)習(xí)是有用的，也是有趣的，它能夠使我們的生產(chǎn)效率取得提高。3.了解機(jī)械大類專業(yè)，知道這類專業(yè)的特點(diǎn)與前景，滲透職業(yè)傾向。教學(xué)方法1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)分組教學(xué)教學(xué)過程一、新課引入1.一段爭(zhēng)論引起的思考圖1圖2自行車的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，在自行車的后輪邊緣有一點(diǎn)A，飛輪邊緣有一點(diǎn)B，如圖2，它們發(fā)生了一段爭(zhēng)論：A說：我比較快，因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi)，我走的路程長(zhǎng)。B說：我不服氣，A轉(zhuǎn)一圈我也轉(zhuǎn)一圈，我與A一樣快。二、問題的提出師：請(qǐng)用本章學(xué)過的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)來(lái)解釋，他們各自是從那一方面來(lái)闡述自己的觀點(diǎn)？生：A是從線速度角度描述問題，A單位時(shí)間內(nèi)的走過的弧線較長(zhǎng)，線速度大。B是從角速度角度描述問題，A、B的周期相同，A、B角速度一致。師總結(jié):描述圓周運(yùn)動(dòng)有4個(gè)基本物理量，角速度、線速度、周期和轉(zhuǎn)速，他們之間的關(guān)系為，。三、知識(shí)的拓展1.兩種傳動(dòng)關(guān)系圖3師：如圖3所示，A、B兩點(diǎn)在傳動(dòng)上有怎樣的特點(diǎn)？B、C兩點(diǎn)在傳動(dòng)上又有怎樣的特點(diǎn)？生：A、B兩點(diǎn)是繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，任何時(shí)候都是同步的，屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，B、C兩點(diǎn)是由同一鏈條帶動(dòng)的，任何時(shí)候鏈條傳動(dòng)的齒數(shù)相同，屬于同帶關(guān)系，線速度相同。師：在機(jī)械問題中，有兩類基本傳動(dòng)關(guān)系，1.同軸傳動(dòng)，角速度相同，線速度與半徑成正比。2.同帶傳動(dòng)，線速度相同，角速度與半徑成反比。在我們的生活中有大量的關(guān)于這兩類機(jī)械傳動(dòng)的事例，請(qǐng)同學(xué)們分析一下他們各是哪一類傳動(dòng)？圖4：同軸傳動(dòng)實(shí)例圖5：同同帶傳動(dòng)實(shí)例2.兩種傳動(dòng)關(guān)系的應(yīng)用互動(dòng)實(shí)驗(yàn)：兩種傳動(dòng)的演示圖6演示實(shí)驗(yàn)正面圖圖7演示實(shí)驗(yàn)背面圖如圖6，演示實(shí)驗(yàn)：快速拉動(dòng)繩子，小車緩慢前行。改變方向，可以做到慢速拉動(dòng)繩子，小車快速前行的實(shí)驗(yàn)效果。提出問題：思考儀器后面的傳動(dòng)裝置可以怎樣設(shè)計(jì)，能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果？如圖7，展示實(shí)驗(yàn)背面，揭曉答案，兩個(gè)輪子同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，大輪子線速度大，小輪子線速度小，形成可以放大或者縮小速度的傳動(dòng)裝置。結(jié)論：同軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以放大和縮小線速度，同帶傳動(dòng)，可以放大和縮小角速度，對(duì)運(yùn)動(dòng)具有放大或縮小的效果。師：這是一輛變速自新車（如圖8），它由9層飛輪和2層牙盤組成（如圖10），請(qǐng)分析自行車是怎樣提高速度的，它是如何完成變速的？該自行車有幾種速度可以調(diào)節(jié)，如果為了增大自行車速度，該怎么調(diào)節(jié)，如果自行車要爬坡，又該如何調(diào)節(jié)？生：從自行車的傳動(dòng)關(guān)系上來(lái)看，牙盤和飛輪是同帶關(guān)系，牙盤半徑大，飛輪半徑小，可以放大自行車的轉(zhuǎn)速，飛輪和自行車的后輪胎是同軸關(guān)系，又可以放大輪胎的線速度，從而提高了自行車的騎行速度，改變牙盤與飛輪的半徑關(guān)系，就可以改變自行車轉(zhuǎn)速，改變行車的速度，所以這是一輛18速自行車。由傳動(dòng)特點(diǎn)可知，牙盤半徑越大，飛輪半徑越小，自行車的速度就越大，要求車速最大，則應(yīng)該牙盤調(diào)到最大，飛輪調(diào)節(jié)到最小。當(dāng)自行車爬坡時(shí)，應(yīng)該反過來(lái)，牙盤調(diào)到最小，飛輪調(diào)節(jié)到最大，使自行車處于最省力狀態(tài)。圖8：變速自行車圖9多層飛輪圖圖10多層牙盤圖問題探究問題：如圖1所示的自行車，假設(shè)腳踏板每2秒轉(zhuǎn)1圈，要知道這種情況下自行車前進(jìn)的速度有多大，還需要測(cè)量哪些物理量？并用這些量導(dǎo)出自行車前進(jìn)的速度表達(dá)式。師生共同探究，得到結(jié)論：需要測(cè)量牙盤的半徑r1，飛輪半徑r2，后輪的半徑r3，腳踏的周期為T=2s，得到自行車前進(jìn)速度表達(dá)式。四、專業(yè)的聯(lián)系師：大量的事實(shí)告訴我們，在生活中的機(jī)械傳動(dòng)過程，結(jié)合了豐富的物理知識(shí)，機(jī)械傳動(dòng)不但可以改變力的大小，如杠桿、軸承、滑輪等，還可以改變物體的傳動(dòng)速度，通過同軸傳動(dòng)、同帶傳動(dòng)的組合，改變著機(jī)械的速度與方向。中國(guó)古代在很早的時(shí)候就開始利用了這些機(jī)械原理，制造出有用的機(jī)械，如紡車、水磨，甚至發(fā)明了能一直指向南方的指南車。圖11：紡車圖12：水磨圖13：指南車師：現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于傳動(dòng)關(guān)系的研究應(yīng)用更是有了進(jìn)一步的研究，利用傳動(dòng)的裝置更是隨處可見，如釣魚用的水滴輪，各種萬(wàn)向輪，機(jī)械秒表。圖14：水滴輪圖15：萬(wàn)向輪:圖16：機(jī)械表播放機(jī)械表組裝視頻1min，了解機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)械傳動(dòng)在我們的汽車制造中更是有著廣泛的應(yīng)用。下面是一些常用的傳動(dòng)裝置。圖17：汽車驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖圖15：汽車傳動(dòng)裝置圖16：CVT無(wú)極變速器專業(yè)介紹機(jī)械專業(yè)：機(jī)械類專業(yè)是\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E7%B1%BB%E4%B8%93%E4%B8%9A/_blank"工科中的一個(gè)寬泛的\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E7%B1%BB%E4%B8%93%E4%B8%9A/_blank"學(xué)科，是\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E7%B1%BB%E4%B8%93%E4%B8%9A/_blank"理科生選報(bào)的熱門專業(yè)之一，堪稱最強(qiáng)工科，也是以后的熱門專業(yè)。機(jī)械類專業(yè)需要很好的理科知識(shí)、繪圖能力、電子技術(shù)，“機(jī)電不分家”，大學(xué)學(xué)科往往都是機(jī)械與電子融合教學(xué)。表1：機(jī)械類專業(yè)分類（來(lái)源于百度百科）機(jī)械類專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)材料成型及控制工程專業(yè)過程裝備與控制工程專業(yè)車輛工程專業(yè)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械電子工程測(cè)控技術(shù)與儀器汽車服務(wù)工程汽車運(yùn)用工程物流裝備制造工程機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化輪機(jī)工程技術(shù)電氣自動(dòng)化技術(shù)（自動(dòng)控制技術(shù)）機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（船機(jī)制造工藝與設(shè)備）機(jī)電一體化焊接技術(shù)及自動(dòng)化理化測(cè)試及質(zhì)檢技術(shù)（焊接質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)）汽車指揮無(wú)人機(jī)運(yùn)用工程鐵道機(jī)車車輛機(jī)電設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)熱能動(dòng)力設(shè)備與應(yīng)用飛行器制造工程飛行器動(dòng)力工程飛行器設(shè)計(jì)與工程農(nóng)業(yè)機(jī)械化與自動(dòng)化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)智能制造就業(yè)前景：我國(guó)大型工業(yè)逐漸在復(fù)蘇，社會(huì)對(duì)于精通現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與管理人才的需求正逐漸增大，像\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E7%B1%BB%E4%B8%93%E4%B8%9A/_blank"北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程院的就業(yè)率近幾年一直保持在90%以上，畢業(yè)生一次就業(yè)的結(jié)構(gòu)和地域都非常好。今后一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械類人才仍會(huì)有較大需求，具有開發(fā)能力的數(shù)控人才將成為各企業(yè)爭(zhēng)奪的目標(biāo)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造與加工機(jī)械專業(yè)人才供需比也很高。專業(yè)排名前十的院校表2：機(jī)械類專業(yè)院校排名（來(lái)源于百度）綜合單位代碼及名稱綜合單位代碼及名稱綜合單位代碼及名稱110003清華大學(xué)510248上海交通大學(xué)910183吉林大學(xué)210213哈爾濱工業(yè)大學(xué)610335浙江大學(xué)1010141大連理工大學(xué)310698西安交通大學(xué)710007北京理工大學(xué)410487華中科技大學(xué)810006北航空航天大學(xué)問題：1、選擇機(jī)械類專業(yè)需要學(xué)習(xí)那些知識(shí)？作為高中生可以做那些準(zhǔn)備？2、如果選擇機(jī)械類專業(yè)，高中階段該如何選科？任務(wù)：了解機(jī)械類專業(yè)的就業(yè)前景和薪酬待遇。歸納總結(jié)、升華主題師：物理是一門實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，一門聯(lián)系生活的學(xué)科，更是一門與科技緊密結(jié)合的學(xué)科！在我們本章所學(xué)的圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，還有那些知識(shí)與我們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，與大學(xué)專業(yè)的知識(shí)緊密聯(lián)系的呢？生1：盤山公路、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌的構(gòu)造是外側(cè)高一點(diǎn)，內(nèi)側(cè)低一點(diǎn)，是為了防止離心現(xiàn)象，讓重力和支持力的合力來(lái)提供向心力，這和工程力學(xué)的知識(shí)相關(guān)聯(lián)。生2：我國(guó)古代的石橋都是拱形的，而不是凹形橋，這是為了減少對(duì)橋面的壓力，這些知識(shí)與建筑力學(xué)相對(duì)應(yīng)。師：