高中物理-豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模型教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模型》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】1.輕桿、輕繩物理模型的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、受力情況和臨界速度2.體會(huì)物理模型在物理學(xué)習(xí)中的重要性，培養(yǎng)建立物理模型的能力，增強(qiáng)處理實(shí)際問題的能力【教材分析】課標(biāo)分析：能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。教材地位：向心力一節(jié)是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書必修2第六章曲線運(yùn)動(dòng)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，具有承前啟后的作用。它既是本章知識(shí)的一個(gè)拐點(diǎn)，又是本章內(nèi)容拓展的重要基礎(chǔ)；通過學(xué)習(xí)，既能使學(xué)生從對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的表面認(rèn)識(shí)上升到理論分析，又能讓學(xué)生從生活中的圓周運(yùn)動(dòng)分析提高到對(duì)天體運(yùn)動(dòng)及帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的分析及推演。同時(shí)，向心力一節(jié)能夠充分體現(xiàn)力和運(yùn)動(dòng)的在物理學(xué)中的重要性，是運(yùn)動(dòng)與力關(guān)系學(xué)習(xí)的好素材。本節(jié)是向心力的應(yīng)用習(xí)題課，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能讓學(xué)生更好的掌握向心力問題的分析方法?！緦W(xué)情分析】學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)，掌握了向心力的公式，以及圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的分析方法，本節(jié)課將要在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模型。【設(shè)計(jì)思想】模型教學(xué)的關(guān)鍵是讓學(xué)生經(jīng)歷模型的建立過程，這樣學(xué)生才會(huì)理解和應(yīng)用。這節(jié)課我本著“以學(xué)生熟悉的情景為鋪墊、以質(zhì)疑引導(dǎo)為主線、以體驗(yàn)探究為載體、以多媒體材料為輔助、以培養(yǎng)學(xué)生的探究思維為主旨”的設(shè)計(jì)思路，從視頻切入兩個(gè)模型，利用上一節(jié)的向心力等已有知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生掌握兩個(gè)模型的特點(diǎn)，并學(xué)會(huì)應(yīng)用?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】模型的建立和理解；應(yīng)用模型解決一些實(shí)際問題。【教學(xué)難點(diǎn)】最高點(diǎn)的分析【教學(xué)用具】小球、繩子、輕桿【教學(xué)過程】【溫故知新】勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來源解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的一般步驟生活中常見的圓周運(yùn)動(dòng)：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)了哪種運(yùn)動(dòng)？豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)了哪種運(yùn)動(dòng)？【情景引入】播放水流星、過山車視頻【問題導(dǎo)學(xué)】類型一輕繩模型（用繩拉小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)）1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：小球從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)速度大小如何變化？能否解釋一下？因此繩模型中小球做什么運(yùn)動(dòng)？2.小球在最低點(diǎn)受哪些力？誰充當(dāng)向心力？力和運(yùn)動(dòng)速度V的關(guān)系式？3.小球在最高點(diǎn)受哪些力？力和此時(shí)在最高點(diǎn)的速度V關(guān)系式？4．最高點(diǎn)的臨界速度：在最高點(diǎn)何時(shí)速度最??？最小為多少？若最高點(diǎn)的速度，球的運(yùn)動(dòng)情況如何？用手邊的器材實(shí)際做一做。思考：繩模型中，若小球恰好過最高點(diǎn)，意思是什么？5.拓展：輕繩模型的其它情況最高點(diǎn)無支撐，必須有最小速度，還有哪些情境也屬于繩模型？【合作探究】例1.繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長(zhǎng)L=50cm，求：（g=10m/s2）

（1）在最高點(diǎn)水不流出的最小速率？

（2）水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力？【變式練習(xí)】1.在圖示光滑軌道上，小球滑下經(jīng)平直部分沖上圓弧部分的最高點(diǎn)A時(shí)，對(duì)圓弧的壓力為mg，已知圓弧半徑為R，則A．在最高點(diǎn)A，小球受重力和向心力B．在最高點(diǎn)A，小球受重力、圓弧的壓力和向心力C．在最高點(diǎn)A，小球的速度為D．在最高點(diǎn)A，小球的向心加速度為g【問題導(dǎo)學(xué)】類型二輕桿模型輕桿栓小球在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：2.小球在最低點(diǎn)受哪些力？誰充當(dāng)向心力？力和運(yùn)動(dòng)速度V的關(guān)系式？3.小球在最高點(diǎn)受哪些力？力和此時(shí)在最高點(diǎn)的速度V關(guān)系式？4．最高點(diǎn)的臨界速度：小球恰好過最高點(diǎn)的臨界速度是多少？為什么？5.拓展：輕桿模型的其它情況最高點(diǎn)有支撐，還有哪些情境也屬于桿模型？【合作探究】例2．輕桿長(zhǎng)L=1．5m，以一端為圓心，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，桿另一端固定一個(gè)質(zhì)量m=1．8kg小球，小球通過最高點(diǎn)時(shí)速率v=3m/s，求此時(shí)小球?qū)U的作用力大小及方向（重力加速度g=10m/s2）?！咀兪骄毩?xí)】2.如圖所示，質(zhì)量為m的小球沿豎直平面內(nèi)的圓管軌道運(yùn)動(dòng)，小球的直徑略小于圓管的直徑．已知小球以速度v通過最高點(diǎn)時(shí)對(duì)圓管的外壁的壓力恰好為mg，則小球以速度為通過圓管的最高點(diǎn)時(shí)：其中正確的是（）①小球?qū)A管的內(nèi)壁有壓力②小球?qū)A管的外壁有壓力③小球?qū)A管壓力大小等于④小球?qū)A管的壓力大小等于． A．①③ B．①④ C．②③ D．②④【課堂總結(jié)】1.繩模型與桿模型的相同點(diǎn)有哪些？2.繩模型與桿模型的不同點(diǎn)有哪些？3.解題注意點(diǎn)：【當(dāng)堂檢測(cè)】1．如圖所示，在光滑的軌道上，小球滑下經(jīng)過圓孤部分的最高點(diǎn)Ａ?xí)r，恰好不脫離軌道，此時(shí)小球受到的作用力有（）重力、彈力、和向心力B．重力和彈力C．重力和向心力D．重力2.如圖所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是：（）A．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力不一定等于重力B．小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不可能為零C．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速率一定大于D．小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不一定大于小球重力3．如下圖所示，長(zhǎng)為l的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴住一個(gè)小球，在O點(diǎn)的正下方與O點(diǎn)相距eq\f(l,2)的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子；把小球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，當(dāng)細(xì)繩碰到釘子的瞬間，下列說法不正確的是（）A．小球的線速度不發(fā)生突變B．小球的角速度突然增大到原來的2倍C．小球的向心加速度突然增大到原來的2倍D．繩子對(duì)小球的拉力突然增大到原來的2倍4．輕桿一端固定在光滑水平軸O上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球，如圖所示．給小球一初速度，使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，且剛好能通過最高點(diǎn)P，下列說法正確的是：（）A．小球在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的作用力為零B．小球在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的作用力大于mgC．若增大小球的初速度，則在最高點(diǎn)時(shí)球?qū)U的力一定增大D．若增大小球的初速度，則在最高點(diǎn)時(shí)球?qū)U的力可能為零5．一輕桿一端固定一質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（）A．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿所受的彈力不可以為零

B．小球過最高點(diǎn)時(shí)最小速度為C．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力方向可以與球所受重力方向相反。D．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力一定與小球所受重力方向相同。6．如果表演“水流星”節(jié)目時(shí)（一個(gè)杯子可視為質(zhì)點(diǎn)），拴杯子的繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，繩子能承受的最大拉力是杯子和杯內(nèi)水重力的8倍，要使繩子不斷裂，節(jié)目成功，則杯子通過最高點(diǎn)的速度最小為____________，通過最低點(diǎn)的速度最大為___________。（本題重力加速度為g）7.如圖所示，質(zhì)量m=0.2kg的小球固定在長(zhǎng)為Ｌ＝0.9m的輕桿的一端，桿可繞Ｏ點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，g=10m/s2，求：（１）當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度為多大時(shí)，小球?qū)U的作用力為零？（２）當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度分別為６m/s和1.5m/s時(shí)，桿對(duì)小球的作用力的大小和方向（３）小球在最高點(diǎn)的速度能否等于零？【我的收獲】學(xué)情分析學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)，掌握了向心力的公式，以及圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的分析方法，本節(jié)課將要在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模型。并且學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了同學(xué)之間相互協(xié)作、相互討論、相互交流及最后的成果展示的學(xué)習(xí)過程，具備了處理問題的一般思路方法：提出問題—分析問題—解決問題。效果分析從教學(xué)效果看，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能較好的理解豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)兩個(gè)模型，知道這兩種運(yùn)動(dòng)都是變速圓周運(yùn)動(dòng)，所以在分析時(shí)要注意區(qū)分最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，會(huì)分析小球在最高點(diǎn)的受力，從而理解最高點(diǎn)的臨界狀態(tài)。并會(huì)在實(shí)際問題中準(zhǔn)確建立物理模型，再應(yīng)用相關(guān)知識(shí)分析。教材分析向心力一節(jié)是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書必修2第六章曲線運(yùn)動(dòng)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，具有承前啟后的作用。它既是本章知識(shí)的一個(gè)拐點(diǎn)，又是本章內(nèi)容拓展的重要基礎(chǔ)；通過學(xué)習(xí)，既能使學(xué)生從對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的表面認(rèn)識(shí)上升到理論分析，又能讓學(xué)生從生活中的圓周運(yùn)動(dòng)分析提高到對(duì)天體運(yùn)動(dòng)及帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的分析及推演。同時(shí)，向心力一節(jié)能夠充分體現(xiàn)力和運(yùn)動(dòng)的在物理學(xué)中的重要性，是運(yùn)動(dòng)與力關(guān)系學(xué)習(xí)的好素材。本節(jié)是向心力的應(yīng)用習(xí)題課，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能讓學(xué)生更好的掌握向心力問題的分析方法。評(píng)測(cè)練習(xí)1．如圖所示，在光滑的軌道上，小球滑下經(jīng)過圓孤部分的最高點(diǎn)Ａ?xí)r，恰好不脫離軌道，此時(shí)小球受到的作用力有（）重力、彈力、和向心力B．重力和彈力C．重力和向心力D．重力2.如圖所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是：（）A．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)所受的向心力不一定等于重力B．小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不可能為零C．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速率一定大于D．小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力不一定大于小球重力3．如下圖所示，長(zhǎng)為l的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴住一個(gè)小球，在O點(diǎn)的正下方與O點(diǎn)相距eq\f(l,2)的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子；把小球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，當(dāng)細(xì)繩碰到釘子的瞬間，下列說法不正確的是（）A．小球的線速度不發(fā)生突變B．小球的角速度突然增大到原來的2倍C．小球的向心加速度突然增大到原來的2倍D．繩子對(duì)小球的拉力突然增大到原來的2倍4．輕桿一端固定在光滑水平軸O上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球，如圖所示．給小球一初速度，使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，且剛好能通過最高點(diǎn)P，下列說法正確的是：（）A．小球在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的作用力為零B．小球在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的作用力大于mgC．若增大小球的初速度，則在最高點(diǎn)時(shí)球?qū)U的力一定增大D．若增大小球的初速度，則在最高點(diǎn)時(shí)球?qū)U的力可能為零5．一輕桿一端固定一質(zhì)量為m的小球，以另一端O為圓心，使小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（）A．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿所受的彈力不可以為零

B．小球過最高點(diǎn)時(shí)最小速度為C．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力方向可以與球所受重力方向相反。D．小球過最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力一定與小球所受重力方向相同。6．如果表演“水流星”節(jié)目時(shí)（一個(gè)杯子可視為質(zhì)點(diǎn)），拴杯子的繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，繩子能承受的最大拉力是杯子和杯內(nèi)水重力的8倍，要使繩子不斷裂，節(jié)目成功，則杯子通過最高點(diǎn)的速度最小為____________，通過最低點(diǎn)的速度最大為___________。（本題重力加速度為g）7.如圖所示，質(zhì)量m=0.2kg的小球固定在長(zhǎng)為Ｌ＝0.9m的輕桿的一端，桿可繞Ｏ點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，g=10m/s2，求：（１）當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度為多大時(shí)，小球?qū)U的作用力為零？（２）當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度分別為６m/s和1.5m/s時(shí)，桿對(duì)小球的作用力的大小和方向（３）小球在最高點(diǎn)的速度能否等于零？課后反思本節(jié)課的想法是讓學(xué)生通過問題探究，理解和建立物理模型，掌握模型的特點(diǎn)，并能在實(shí)際問題中建立模型進(jìn)行分析，從本節(jié)課的教學(xué)來看，學(xué)生掌握基本可以，但也存在一些問題。一是教師要進(jìn)一步解放思想，相信學(xué)生，留給學(xué)生更充分的時(shí)間進(jìn)行探究，這樣對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)將會(huì)更加到位。二是進(jìn)一步精簡(jiǎn)教學(xué)環(huán)節(jié)，突出重點(diǎn)，在課堂上做到詳略得當(dāng)，收放自如。課標(biāo)分析課程標(biāo)準(zhǔn)：能用牛頓第二定律