《生活中的圓周運動》教學(xué)設(shè)計

1、生活中的圓周運動教學(xué)設(shè)計一、學(xué)情分析生活中的圓周運動這節(jié)課是新課標人教版物理必修二第五章曲線運動一章中的第七節(jié)，也是該章最后一節(jié)。本節(jié)課是我們在學(xué)習(xí)了圓周運動、向心加速度、向心力以后的一節(jié)應(yīng)用課，通過研究圓周運動規(guī)律在生活中的具體應(yīng)用，能使我們深入理解圓周運動的規(guī)律，同時結(jié)合日常生活中的某些生活體驗，加深物理知識在頭腦中的印象。教材中的內(nèi)容根據(jù)學(xué)生接受的難易程度,順序作了調(diào)整，按照具體的四個案例進行教學(xué)，分別是汽車過拱形橋、汽車過凹形橋、航天器中的失重現(xiàn)象、火車轉(zhuǎn)彎。二、教學(xué)目標：1、知識與技能（1）進一步加深對向心力的認識，會在實際問題中分析向心力的來源。（2）培養(yǎng)學(xué)生獨立觀察、分析問題、解

2、決問題的能力，提高學(xué)生概括總結(jié)知識的能力。（3）了解航天器中的失重現(xiàn)象。2、過程與方法（1）學(xué)會分析圓周運動方法，會分析拱形橋、彎道等實際的例子，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力。（2）通過對幾個圓周運動的事例分析，掌握用牛頓第二定律分析向心力的方法。（3）能從日常生活中發(fā)現(xiàn)與圓周運動有關(guān)的知識，并能用所學(xué)知識去解決發(fā)現(xiàn)的問題。3、情感、態(tài)度與價值觀（1） 通過向心力在具體問題中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。（2）體會圓周運動的奧妙，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣。三、教學(xué)重點與難點教學(xué)重點1、理解向心力是一種效果力。2、在具體問題中能找到是誰提供向心力的，并結(jié)合牛頓運動定律求解有關(guān)

3、問題。教學(xué)難點具體實際問題中向心力的來源及用牛頓第二定律分析向心力的方法。四、教學(xué)方法：講授法、問題情境教學(xué)法、啟發(fā)教學(xué)法五、媒體準備：電子白板、有關(guān)視頻六、知識結(jié)構(gòu)框架七、教學(xué)過程新課導(dǎo)入復(fù)習(xí)提問師：請同學(xué)們回顧并敘述出對于圓周運動你已經(jīng)理解和掌握了哪些基本知識？生：我們已經(jīng)理解和掌握了可以用線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期等來描述做圓周運動物體的運動快慢。向心力是效果力，學(xué)會受力分析向心力來源。處理圓周運動問題的基本思路：1、明確受力情況、找到向心力的來源2、找到圓周運動的圓平面，確定圓心找到半徑，利用向心力公式列方程求解圓周運動的基本規(guī)律：記憶口訣：勻速圓周并不勻，速度方向變不停，加速度，向圓

4、心，速度平方比半徑。師：我們知道學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目的，本節(jié)課將通過幾個具體實例的探討來深入理解圓周運動的規(guī)律，同時結(jié)合日常生活中的某些生活體驗，加深物理知識在頭腦中的印象。新課探究利用電子白板播放視頻生活中常見的圓周運動及其圓周運動的圖片，引出實例分析。實例一：拱形橋投影問題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度V行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力師：通過分析，你可以得出什么結(jié)論?學(xué)生在練習(xí)本上獨立畫出汽車的受力圖，推導(dǎo)出汽車對橋面的壓力。實際問題探究：例 質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時對路面的壓力是多大

5、？解：汽車通過橋頂時，受力情況如圖：由牛頓第二定律：由牛頓第三定律：注意：汽車過拱型橋的速度不宜過大,否則FN將消失,汽車將飛離橋面，做平拋運動。實例二:凹形橋師：下面再一起共同分析汽車通過凹形橋最低點時，汽車對橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？生：通過對汽車進行受力分析汽車通過凹形橋最低點時，汽車對橋的壓力比汽車的重力大實際問題探究：質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的凹型橋面，求汽車在最低點時對橋面的壓力是多大？注意：汽車過凹形橋的速度不宜過大否則FN過大,汽車可能壓壞凹型橋或者爆胎。無論過拱型橋還是凹型橋，都應(yīng)當(dāng)減速行駛。師：從剛才研究的一道例題可以看出，當(dāng)汽車通過拱形橋凸形橋面頂

6、點時，如果車速達到一定大小，則可使汽車對橋面的壓力為零如果我們把地球想象為特大的“拱形橋”，則情形如何呢?會不會出現(xiàn)這樣的情況；速度達到一定程度時，地面對車的支持力是零?這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少?駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少?他這時可能有什么感覺?學(xué)生獨立分析以上提出的問題，并在練習(xí)本上畫出受力分析圖，嘗試解答。投影學(xué)生推導(dǎo)過程，引導(dǎo)學(xué)生間交流、討論。師：剛才同學(xué)們交流、討論的問題即為課本第28頁上面的“思考與討論”，該“思考與討論”中描述的情景其實已經(jīng)實現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛機中。實例三：航天器中的失重現(xiàn)象播放航天器中的失重現(xiàn)象視頻讓學(xué)生注意：任何關(guān)閉了發(fā)動機，又不受

7、阻力的飛行器的內(nèi)部，都是一個完全失重的環(huán)境。例如向空中任何地方拋出的容器，其中的所有物體都處于失重狀態(tài)。實例四：鐵路的彎道師：火車轉(zhuǎn)彎時實際是在做圓周運動，那么火車轉(zhuǎn)彎時是如何獲得向心力的呢？我們先來看一下車輪的結(jié)構(gòu)，注意輪緣。假設(shè)內(nèi)外軌道一樣高提出問題：在平直軌道上勻速行駛的火車1火車受幾個力作用?2這幾個力的關(guān)系如何?生：火車受到4個力的作用，各為兩對平衡力，即合外力為零師：對，火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力且四個力合力為零，其中重力和支持力的合力為零，牽引力和摩擦力的合力為零師：那火車轉(zhuǎn)彎時情況會有何不同呢?模擬平直軌道火車轉(zhuǎn)彎情形提出問題：1轉(zhuǎn)彎與直進有何不同?2畫出受力示意圖，并

8、結(jié)合運動情況分析各力的關(guān)系生：轉(zhuǎn)彎時火車的速度方向在不斷變化，故其一定有加速度，其合外力一定不為零師：對，轉(zhuǎn)彎時合外力不為零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要那么火車轉(zhuǎn)彎時是如何獲得向心力的?進一步受力分析得：需增加的一個向心力(效果力)，由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而產(chǎn)生的彈力提供師：提出問題：擠壓的后果會怎樣?生：由于火車質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大這樣的話，輪緣和鐵軌之間的擠壓作用力將很大，導(dǎo)致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞。鐵路的彎道實際上外軌略高于內(nèi)軌，重力G和支持力N的合力提供向心力.探究實際問題：火車以半徑r= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，軌道

9、寬為l=1.4m，外軌比內(nèi)軌高h=14cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應(yīng)為多大？【物理與生活】2007年4月18日，我國鐵路進行了第六次大提速，時速將達200公里以上，這必將為我國的經(jīng)濟騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計的工程師，你認為火車提速有必要對鐵路拐彎處進行改造嗎？應(yīng)如何改造？強調(diào)說明：火車轉(zhuǎn)彎時向心力是水平的，向心力是按效果命名的力，如果認為做勻速圓周運動的物體除了受到另外物體的作用，還要再受到一個向心力，那就不對了。小結(jié)：本節(jié)課通過一些具體的實例探究了物體在豎直面內(nèi)（汽車過拱形橋、汽車過凹形橋）和水平平面內(nèi)（火車彎道）作圓周運動的運動規(guī)律，知道了在具體圓周運動中如

10、何確定向心力來源，體會了牛頓第二定律分析圓周運動的基本方法，對失重及離心現(xiàn)象有較深刻的理解。鞏固練習(xí)1、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體一起運動，物體所受向心力是（）A重力B彈力C靜摩擦力D滑動摩擦力2、 為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)“打滑”的現(xiàn)象，可以：()a、增大汽車轉(zhuǎn)彎時的速度b、減小汽車轉(zhuǎn)彎時的速度c、增大汽車與路面間的摩擦d、減小汽車與路面間的摩擦A、a、bB、a、cC、b、dD、b、c作業(yè)：1、第一次物理電子白板課的感想（500至800字）2、作業(yè)本上做課后第2、3、4題3、課時講練通本節(jié)練習(xí)。板書設(shè)計：生活中的圓周運動實例一：拱形橋由牛頓第二定律：由牛頓第三定

11、律：實例二:凹形橋?qū)嵗汉教炱髦械氖е噩F(xiàn)象實例四：鐵路的彎道1、假設(shè)內(nèi)外軌道一樣高，向心力由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而產(chǎn)生的彈力提供。2、鐵路的彎道實際上外軌略高于內(nèi)軌，重力G和支持力N的合力提供向心力.強調(diào)說明：火車轉(zhuǎn)彎時向心力是水平的，向心力是按效果命名的力。課后反思：1、電子白板多媒體課堂插入了過山車、水流星等多個生活中的視頻片段，有利于學(xué)生感受到圓周運動在生活中無處不在，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂效率。2、通過課前設(shè)計、課堂教學(xué)、課后教研組各位老師的及時評價，設(shè)計者認為這節(jié)課在以后的教學(xué)中要注意以下幾點：（1）在學(xué)困生較多，學(xué)習(xí)內(nèi)容較難的情況下，學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜過多，不能貪多求全

12、。（2）這節(jié)課的難點在于鐵路彎道，正?；疖嚨倪\行是由重力和支持力的合力提供拐彎時的向心力，這一點通過作圖讓學(xué)生能自己推導(dǎo)出，推導(dǎo)的過程中要嚴格使用作圖工具畫圖，讓學(xué)生容易接受推導(dǎo)過程中使用的兩個直角三角形：其一是受力分析中重力與合力的力的矢量三角形，得出F合=F向=；其二是外軌比內(nèi)軌高出h的鐵路橫截面三角形，圖中利用一歩近似處理，得出。在處理火車速度大小對內(nèi)外軌的影響上，應(yīng)采取以下兩種方法，一種是體驗感受法，一種是分析比較公式法。具體的體驗感受法可這樣給學(xué)生演示，左手向手心彎曲大約1200代表彎曲的外軌道，右手伸直在左手手心一側(cè)代表行使的火車，如果速度恰好等于規(guī)定的速度則代表與內(nèi)外軌之間沒有作用力，如果速度比規(guī)定的速度大的話，則會發(fā)生右手撞擊左手即火車撞擊外軌對外軌有彈力的作用。接著左手向手心彎曲大約1200代表彎曲的內(nèi)軌道，右手伸直在左手手背一側(cè)代表行使的火車，如果速度小于規(guī)定的速度的話，學(xué)生應(yīng)該有種感覺認為右手會滯留在左手手背上，有種下滑的趨勢，也就是會對內(nèi)軌產(chǎn)生一種壓力。即行使速度大于規(guī)定的速度火車會對外軌的輪緣產(chǎn)生擠壓，小于規(guī)定的速度火車會對內(nèi)軌產(chǎn)生擠壓。這種理解方法通過親身體驗?zāi)茏寣W(xué)生記得更容易更牢固一些。另一種分析比較公式法具體可以這樣理解，火車拐彎實際需要向心力的大小可以按照F需來計算，而在公式F供=mV2規(guī)定r中，這