高中物理人教新課標(biāo)教案：必修2生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識與能力目標(biāo)：1在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，能用向心力和向心加速度的公式求最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的向心力和向心加速度。培養(yǎng)綜合應(yīng)用物理知識解決問題的能力。2、會(huì)在具體問題中分析向心力的來源。3．掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的一般方法，會(huì)處理水平面、豎直面的問題．4．知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，結(jié)合所學(xué)知識分析生活、生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。 過程與方法目標(biāo)：1．通過向心力的實(shí)例分析，體會(huì)向心力的來源，并能結(jié)合具體情況求出相關(guān)的物理量。關(guān)注勻速圓周運(yùn)動(dòng)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。2．通過實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)離心運(yùn)動(dòng)。了解人們是如何利用離心現(xiàn)象或防止有害的離心現(xiàn)象的。 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)： ．通過解決生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題，養(yǎng)成仔細(xì)觀察、善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考的良好習(xí)慣。教學(xué)建議重點(diǎn)掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式及與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的幾個(gè)公式能用上述公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例難點(diǎn)理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是由某幾個(gè)力的合力提供的，而不是一種特殊的力。教學(xué)方法：講授法、分析歸納法、推理法教材處理57頁“說一說”是擴(kuò)展性內(nèi)容，目的仍是使學(xué)生在更廣闊、更一般的背景下認(rèn)識拱形橋上的運(yùn)動(dòng)。由于不要求定量的分析，讓學(xué)生想一想、說一說是有好處的。58頁的“思考與討論”目的是鼓勵(lì)學(xué)生展開幻想的翅膀，把拱形橋的物理圖景推廣開去。創(chuàng)造性思維往往就是這樣出現(xiàn)的。這個(gè)“思考與討論”也是為下面的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備的。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)提供大量生活中圓周運(yùn)動(dòng)的影視供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。小組協(xié)作探究汽車過橋問題本節(jié)課的多媒體展示內(nèi)容較多，可采用在多媒體教室授課學(xué)習(xí)策略選擇本節(jié)內(nèi)容是向心力的延伸，用學(xué)過的知識處理常見的圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)容間沒有必然的邏輯關(guān)系，相互獨(dú)立性強(qiáng)，因此可讓學(xué)生從不同的側(cè)面進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以本節(jié)采用隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)的策略。學(xué)習(xí)資源人教新課標(biāo)教材、教參生活中常見圓周運(yùn)動(dòng)的影視相關(guān)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)（一）明確目標(biāo)（略）（二）整體感知這一節(jié)課結(jié)合兩個(gè)實(shí)際例子進(jìn)行分析．要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主導(dǎo)作用，師生共同討論，拓展知識．（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程（復(fù)習(xí)引入）（問1）勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特征？（學(xué)生）力學(xué)特征：合力就是向心力，產(chǎn)生向心加速度只改變物體速度的方向，方向始終指向圓心；大小:運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：性質(zhì)：加速度時(shí)刻改變的變速運(yùn)動(dòng)速度大小不變，方向時(shí)刻改變；加速度大小不變，方向時(shí)刻改變；大?。海▎?）我們知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體力學(xué)特點(diǎn)合力是向心力．向心力是怎樣產(chǎn)生的？我們用已熟悉的例子說明：（1）繩拉物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩的拉力提供向心力．W（2）物體隨水平圓盤做勻速周圍運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力提供向心力．W(3)圓錐擺小結(jié)：向心力是由物體實(shí)際受到的一個(gè)力或幾個(gè)力的合力提供的；向心力是按作用效果命名的力．我們從分析向心力角度進(jìn)一步研究幾個(gè)實(shí)例：1．火車轉(zhuǎn)彎學(xué)生閱讀課本演示課件1（可隨提問討論展開）提問討論：（1）火車勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻速轉(zhuǎn)彎是否同種狀態(tài)？不是，火車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)合外力為零，火車勻速轉(zhuǎn)變時(shí)受向心力，合外力不為零．（2）火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力如何產(chǎn)生？分兩種情況討論：內(nèi)外軌一樣高；外軌比內(nèi)軌高．當(dāng)內(nèi)外軌一樣高時(shí)，鐵軌對火車豎直向上的支持力和火車重力平衡向心力由鐵軌外軌的輪緣的水平彈力產(chǎn)生．這種情況下鐵軌容易損壞．輪緣也容易損壞當(dāng)外軌比內(nèi)軌高時(shí)，鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以減輕軌和輪緣的格壓．最佳情況是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，鐵軌的內(nèi)、外軌均不受到側(cè)向擠壓的力．定量分析火車轉(zhuǎn)彎的最佳情況．①受力分析：如圖所示火車受到的支持力和重力的合力的水平指向圓心，成為使火車拐彎的向心力．②動(dòng)力學(xué)方程：根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ＝m其中r是轉(zhuǎn)彎處軌道的半徑，是使內(nèi)外軌均不受力的最佳速度．③分析結(jié)論：解上述方程可知＝rgtanθ可見，最佳情況是由、r、θ共同決定的．當(dāng)火車實(shí)際速度為v時(shí)，可有三種可能，當(dāng)v＝時(shí)，內(nèi)外軌均不受側(cè)向擠壓的力；當(dāng)v＞時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力增大，外軌提供一部分力）；當(dāng)v＜時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力減少，內(nèi)軌提供一部分力）．（4）還有哪些實(shí)例和這一模型相同？自行車轉(zhuǎn)彎，高速公路上汽車轉(zhuǎn)彎、特技摩托表演（視頻簡單演示）等等．小結(jié)：我們討論的火車轉(zhuǎn)彎問題，實(shí)質(zhì)是物體在水平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從力的角度看其特點(diǎn)是；合外力的方向一定在水平方向上，由于重力方向在豎直方向，因此物體除了重力外，至少再受到一個(gè)力，才有可能使物體產(chǎn)生在水平面勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．2．汽車過拱橋?qū)W生閱讀課文演示課件2（可隨提問討論展開）提問討論：（1）汽車靜止在橋頂與通過橋頂是否同種狀態(tài)？不是，汽車靜止在橋頂、或通過橋頂，雖然都受到重力和支持力．但前者這兩個(gè)力的合力為零，后者合力不為零．（2）汽車過拱橋橋頂?shù)南蛐牧θ绾萎a(chǎn)生？方向如何？汽車在橋頂受到重力和支持力，如圖所示，向心力由二者的合力提供，方向豎直向下．（3）運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？①動(dòng)力學(xué)方程：由牛頓第二定律設(shè)G－＝m解得＝G－m②汽車處于失重狀態(tài)汽車具有豎直向下的加速度，＜mg，對橋的壓力小于重力．這也是為什么橋一般做成拱形的原因．③汽車在橋頂運(yùn)動(dòng)的最大速度為根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程可知，當(dāng)汽車行駛速度越大，汽車和橋面的壓力越小，當(dāng)汽車的速度為時(shí)，壓力為零，這是汽車保持在橋頂運(yùn)動(dòng)的最大速度，超過這個(gè)速度，汽車將飛出橋頂．（4）題擴(kuò)展①如果物體從豎直曲面的內(nèi)側(cè)通過最高點(diǎn)時(shí)，情況如何？②受力圖如圖所示．動(dòng)力學(xué)方程是＋G＝m即＝m－mg分析可知，是物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的最小速度．②如果汽車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，情況如何．學(xué)生依照上述討論行分析．小結(jié)：我們討論的汽車過橋問題，實(shí)質(zhì)是物體在豎直面的圓周運(yùn)動(dòng)，要求掌握的是在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，從力的角度看：在最低點(diǎn)，物體除了重力外，還必須受到一個(gè)豎直向上的壓力．在最高點(diǎn)，重力可以提供同心力，即mg＝m,＝是最高點(diǎn)的臨界速度（可以是最大值，也可以是最小值），根據(jù)在最高點(diǎn)接觸物體的特點(diǎn)，可能再提供豎直向上的力，也可能再提供豎直向下的力，要具體情況具體分析（教師）類似問題：繩拉小球臨界條件（繩上拉力為零的臨界條件）；桿支持小球在最高點(diǎn)（桿受壓力為零的臨界條件）航天器中的失重現(xiàn)象在航天器距地面1-2千米N＝m－mg，當(dāng)V越大時(shí)，則m越大，N越小。當(dāng)＝時(shí)N＝0，航天員處于失重狀態(tài)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)小組交流，討論生活中的圓周運(yùn)動(dòng)。離心現(xiàn)象：脫水筒、離心沉淀器、旋轉(zhuǎn)雨傘（四）、隨堂練習(xí)1．一個(gè)小球在豎直放置的光滑圓環(huán)的內(nèi)槽做圓周運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于小球加速度方向正確的是（）A．一定指向圓心B．一定不指向圓心C．只在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)處指向圓心D．不能確定是否指向圓心2．質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中，如果由于摩擦力的使用使得木塊的速率不變，如圖所示，那么（）A．因?yàn)樗俾什蛔?，所以木塊的加速度為零B．木塊下滑過程中所受的合外力越來越大C．木塊下滑過程中所受的摩擦大小不變D．木塊下滑過程中的加速度大小不變，方向始終指向球心3．如圖所示，質(zhì)量為M和m的兩物塊A、B用線連接套在光滑的水平桿上，已知M∶m＝2∶1，現(xiàn)在桿繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A和B在穩(wěn)定后它們到軸線O的距離之比為