高中物理-生活中的圓周運動教學設(shè)計學情分析教材分析課后反思

教學設(shè)計（一）教學目標：知識與技能1．知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運動的物體所受的向心力．會在具體問題中分析向心力的來源．2．能理解運用勻速圓周運動的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中水平面內(nèi)圓周運動的實例．3.會解釋生活中的離心現(xiàn)象過程與方法1．經(jīng)歷探究汽車轉(zhuǎn)彎和火車轉(zhuǎn)彎的探究過程，掌握分析水平面圓周運動的基本方法.2．觀察生活中的離心現(xiàn)象,在分析現(xiàn)象的過程中,提高學生綜合應(yīng)用知識解決問題的能力．情感、態(tài)度與價值觀1．通過對幾個實例的分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學會用合理、科學的方法處理問題．建立具體問題具體分析的科學觀念,從而培養(yǎng)學生的科學思維和實踐創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)．2．通過離心運動的應(yīng)用和防止的實例分析．使學生明白事物都是一分為二的，要學會用一分為二的觀點來看待問題．（二）重點難點：教學重點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)問題．教學難點1．具體問題中向心力的來源．2．關(guān)于對臨界問題的討論和分析．（三）教具課件：生活中的圓周運動的視頻,演示儀，塑料桶,自制教具（四）教學方法：探究、講授、討論、練習導(dǎo)入:圓周運動在我們生活中無處不在，今天我們一起開啟探索之旅，探索生活中的圓周運動。（1）用視頻以第一視角感受生活中的圓周，并歸納按運動平面的分類并導(dǎo)入本節(jié)課題。學生：水平面，豎直面，斜面提問：1、作穩(wěn)定的圓周運動的條件?2.需要的向心力表達式?提供的向心力怎樣獲得?學生回答1、提供的向心力和需要的向心力相等。2、需要的向心力運動分析得到表達式有,提供的向心力受力分析得到。新課教學：一、水平面的圓周運動活動一、課件展示汽車賽中汽車在通過彎道時的情景.尋找向心力列方程。（1）水平路面上轉(zhuǎn)彎師:如果轉(zhuǎn)彎時的速率過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要時汽車將怎樣？向外滑出并翻轉(zhuǎn)學生分析并寫出方程（1）汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時的向心力也來源于地面的靜摩擦力，根據(jù)向心力公式有（2）在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎彎道的路面修好以后，r、θ為定值，因而F1的數(shù)值與v有關(guān)，當速率v合適時，可使F1等于零，這時mg與FN的合力恰好提供轉(zhuǎn)彎時所需的向心力，這時的速率叫做規(guī)定速率v0，可解得v0＝?；顒佣?、探究火車轉(zhuǎn)彎問題教師用多媒體展示火車車輪和鐵軌的基本形狀，并提出下列問題：（1）圓周運動的平面是哪個？圓心在哪里？（2）由誰負責提供向心力？水平軌道內(nèi)外軌等高水平軌道學生觀察圖片和視頻并體驗后回答問題原來，火車的車輪上有突出的輪緣，如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎的向心力。根據(jù)向心力公式有但火車質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車輪極易受損。討論設(shè)計保護鐵軌的方案:外軌高于內(nèi)軌傾斜軌道事實上在火車轉(zhuǎn)彎處，外軌要比內(nèi)軌略微高一點，形成一個斜面，火車受的重力和支持力的合力提供向心力，對內(nèi)外軌都無擠壓，這樣就達到了保護鐵軌的目的.傾斜軌道學生小組討論交流并列出方程強調(diào)說明：向心力是水平的.F向=mv02/r=F合=mgtanθv0=要使火車轉(zhuǎn)彎時損害最小，應(yīng)以規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎，此時內(nèi)外軌道對火車兩側(cè)車輪輪緣都無壓力.【思考討論】1．若火車轉(zhuǎn)彎時的速率v＞v0，火車的哪一側(cè)輪緣與軌道之間產(chǎn)生擠壓？若火車轉(zhuǎn)彎時的速率v＜v0，火車的哪一側(cè)輪緣與軌道之間產(chǎn)生擠壓？總結(jié)：由此也可看出向心力是一個效果力，任何一個力或幾個力的合力，只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力。2．我國鐵路進行了第六次大提速，時速將達200公里以上。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？還有其他方法嗎？另：飛機拐彎找向心力。學生討論分享（1）當v=v0，F(xiàn)向=F合內(nèi)外軌道對火車兩側(cè)車輪輪緣都無壓力.(2）當v＞v0，F(xiàn)向＞F合時外軌道對外側(cè)車輪輪緣有壓力.（3）當v＜v0，F(xiàn)向＜F合時內(nèi)軌道對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有壓力.提問：解決圓周問題的一般步驟？師生共同總結(jié)：（1）選擇研究對象：做圓周運動的物體（2）運動分析找出圓心和半徑[來源:（3）分析物體受力情況找向心力（4）根據(jù)供需平衡列方程課堂練習1（見課件）二．離心運動做圓周運動的物體一旦失去向心力的作用，它會怎樣運動呢?如果物體受的合力不足以提供向心力，它會怎樣運動呢?通過實驗演示及現(xiàn)象分析得出結(jié)論.學生觀察現(xiàn)象總結(jié)。生：做圓周運動的物體一旦失去向心力的作用，它會沿切線飛出去，生：如果物體受的合力不足以提供向心力，它會做逐漸遠離圓心的運動．師生：如果向心力突然消失，物體由于慣性，會沿切線方向飛出去．如果物體受的合力不足以提供向心力，物體雖不能沿切線方向飛出去．但會逐漸遠離圓心．這兩種運動都叫做離心運動．（并用自制教具演示離心且討論臨界。）[討論與思考]師：視頻出示物體做離心運動的例子．在這些例子中，離心運動是有益的還是有害的?你能說出這些例子中離心運動是怎樣發(fā)生的嗎?教師聽取學生見解，點評、總結(jié)。最后,以膠濟鐵路事故進行安全教育。最后師生共同小結(jié)。板書設(shè)計（二）學情分析：學生在已有知識的基礎(chǔ)上通過向心力在具體問題中的應(yīng)用，培養(yǎng)學生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的能力。學生已經(jīng)較熟練地掌握分析受力的方法，但要從實際受到的力中找到向心力卻較難。因此，我用情境激趣、設(shè)疑引導(dǎo)、適時點撥的方式引領(lǐng)學生的學習；通過觀察現(xiàn)象、自主探究、交流討論等方式參與到課堂中來，體驗求知樂趣，成為學習的主人效果分析知識與技能1．學生學會了在具體問題中分析向心力的來源．2．基本理解了運用勻速圓周運動的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中水平面內(nèi)圓周運動的實例．3.會解釋生活中的離心現(xiàn)象過程與方法1．經(jīng)歷了探究汽車轉(zhuǎn)彎和火車轉(zhuǎn)彎的探究過程，掌握了分析水平面圓周運動的基本方法.2．在觀察生活中的離心現(xiàn)象的過程中,提高了學生綜合應(yīng)用知識解決問題的能力．情感、態(tài)度與價值觀1．通過對幾個實例的分析，學生理解了物理與生活的聯(lián)系，學會了用合理、科學的方法處理問題．建立了具體問題具體分析的科學觀念,從而培養(yǎng)了學生的科學思維和實踐創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)．2．通過離心運動的應(yīng)用和防止的實例分析．學生明白了事物都是一分為二的，要學會用一分為二的觀點來看待問題．（一）教材分析：《生活中的圓周運動》選自人教版必修2第五章第七節(jié)，是一節(jié)生活中常見的圓周運動，本課內(nèi)容是圓周運動有關(guān)知識的綜合應(yīng)用，是牛頓第二定律的重要應(yīng)用之一，學習它有助于了解物理學的特點和研究方法，體會物理學在生活中的應(yīng)用以及對社會發(fā)展的影響，同時也為后續(xù)知識的學習打下基礎(chǔ)。鑒于本節(jié)課內(nèi)容較多分為兩課時（水平面的圓周運動和離心現(xiàn)象為第一課時，豎直面的圓周與超失重為第二課時。）本節(jié)課為第一課時

水平面內(nèi)的圓周運動一、車輛轉(zhuǎn)彎例1、汽車轉(zhuǎn)彎一質(zhì)量為m汽車，輪胎和地面的摩擦因數(shù)為μ，汽車在水平路面出轉(zhuǎn)彎，已知轉(zhuǎn)彎半徑為R，則汽車轉(zhuǎn)彎是的最大安全速度為多少？例2、火車轉(zhuǎn)彎水平軌道動力學分析：水平軌道傾斜軌道傾斜軌道動力學分析：火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定.若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛的速度為v，則下列說法中正確的是( ).①當火車以v的速度通過此彎路時，火車所受重力與軌道面支持力的合力提供向心力②當火車以v的速度通過此彎路時，火車所受重力、軌道面支持力和外軌對輪緣彈力的合力提供向心力③當火車速度大于v時，輪緣擠壓外軌④當火車速度小于v時，輪緣擠壓外軌A、①③ B、①④ C、②③ D、②④鞏固練習二、轉(zhuǎn)臺與轉(zhuǎn)筒1、如圖所示，小物體A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起做勻速圓周運動，則A的受力情況是：()A．受重力、支持力B．受重力、支持力和指向圓心的摩擦力C．受重力、支持力、向心力、摩擦力D．以上均不正確2、如圖所示水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物快A，物塊和轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是正壓力的倍，當物塊A到轉(zhuǎn)軸的距離為r時,若要保持物塊始終相對轉(zhuǎn)盤靜止，求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的最大角速度是多大？3、如圖所示，用同樣材料做成的A、B、C三個物體放在勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺一起繞豎直軸轉(zhuǎn)動．已知三物體質(zhì)量間的關(guān)系mA=2mB=3mC，轉(zhuǎn)動半徑之間的關(guān)系是rC=2rA=2rB，那么以下說法中錯誤的是：()A．物體A受到的摩擦力最大B．物體B受到的摩擦力最小C．物體C的向心加速度最大D．轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速加快時，物體B最先開始滑動4、如圖所示，半徑為r的圓桶繞中心軸OO‘勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，一小塊質(zhì)量為m的小滑塊，靠在圓桶內(nèi)壁與圓桶保持相對靜止，求小滑塊對桶的摩擦力和壓力大小各為多少？三、錐擺與類錐擺錐擺1、長為L的細線，拴一質(zhì)量為m的小球，一端固定于O點。讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(這種運動通常稱為圓錐擺運動)，如圖所示。當擺線L與豎直方向的夾角是時，求：(1)線的拉力F；(2)小球運動的線速度的大??；(3)小球運動的角速度及周期。2、如圖，已知繩長a＝0.2m，水平桿長b＝0.1m，小球質(zhì)量m＝0.3kg，整個裝置可繞豎直軸轉(zhuǎn)動。（1）要使繩子與豎直方向成450角，試求該裝置必須以多大的角速度旋轉(zhuǎn)？θωθωrab3、如圖所示，是雙人花樣滑冰運動中男運動員拉著女運動員做圓錐擺運動的精彩場面．若女運動員做圓錐擺運動時和豎直方向的夾角為,女運動員的質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)動過程中女運動員的重心做勻速圓周運動的半徑為r,求：這時男運動員對女運動員的拉力大小及兩人轉(zhuǎn)動的角速度？4、如圖所示，兩個質(zhì)量不同的小球用長度不等的細線拴在同一點，并在同一水平面內(nèi)作勻速圓周運動，則它們的( ).(A)運動周期相同 (B)運動線速度一樣(C)運動角速度相同 (D)向心加速度相同類錐擺5、如圖所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動，有兩個質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則以下說法中正確（）ABθA．A球的線速度必定大于ABθB．A球的角速度必定小于B球的線速度C．A球的運動周期必定小于B球的運動周期D．A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?、沿半徑為R的半球型碗底的光滑內(nèi)表面，質(zhì)量為m的小球正以角速度ω，在一水平面內(nèi)作勻速圓周運動，試求此時小球離碗底的高度RhRh課后反思科學精神與實踐創(chuàng)新是學生核心素養(yǎng)的要素，從物理學的視角科學精神和實踐創(chuàng)新是對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式，是基于經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內(nèi)化；是基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)。本節(jié)課就是基于這種思想進行了設(shè)計：其一，讓學生以“工程師”的身份參與到“火車轉(zhuǎn)彎的道路建設(shè)”的設(shè)計中，既讓學生知道所學的物理知識源于生活又服務(wù)于生活的人文價值和社會擔當，激發(fā)他們對物理的熱情。其二，合理建構(gòu)模型