《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》教案設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)高一年級(jí)物理《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》 子洲中學(xué)艾娜高一年級(jí)物理《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材依據(jù)本節(jié)課是滬科版高中物理必修2第二章《研究圓周運(yùn)動(dòng)》的第3節(jié)《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》。二、設(shè)計(jì)思路（一）、指導(dǎo)思想①突出科學(xué)的探究性和物理學(xué)科的趣味性；②體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)觀念；注重了循序漸進(jìn)性原則和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)自然過渡到理性認(rèn)識(shí)。

（二）、設(shè)計(jì)理念本節(jié)對(duì)學(xué)生來說是比較感興趣的，要使學(xué)生順利掌握本節(jié)內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生在日常生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過觀察和主動(dòng)探究和歸納，就成為教學(xué)中必須解決的關(guān)鍵問題。所以在本節(jié)課的設(shè)計(jì)中，結(jié)合新課改的要求，利用“六步教學(xué)法”：教師主導(dǎo)——提出問題；學(xué)生探求——發(fā)現(xiàn)問題；主體互動(dòng)——研究問題；課堂整理——解決問題；課堂練習(xí)——鞏固提高；反思小結(jié)——信息反饋，為學(xué)生準(zhǔn)備了導(dǎo)學(xué)提綱，重視創(chuàng)設(shè)問題的情境和指導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教材分析本節(jié)是《研究圓周運(yùn)動(dòng)》這一章的核心，它既是圓周運(yùn)的向心力與向心加速度的具體應(yīng)用，也是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線運(yùn)動(dòng)中的升華，它也將為學(xué)習(xí)后續(xù)的萬有引定律應(yīng)用、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容作知識(shí)與方法上的準(zhǔn)備。本節(jié)通過對(duì)自行車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和解決物理問題的方法。在本節(jié)教學(xué)內(nèi)容中，圓周運(yùn)動(dòng)與人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)技術(shù)有著密切的聯(lián)系，本節(jié)教材從生活場(chǎng)景走向物理學(xué)習(xí)，又從物理學(xué)習(xí)走向社會(huì)應(yīng)用，體現(xiàn)了物理與生活、社會(huì)的密切聯(lián)系。（四）學(xué)情分析本人任教的學(xué)生基礎(chǔ)較好、動(dòng)手能力較強(qiáng)，對(duì)物理學(xué)科特別是緊密聯(lián)系生活的內(nèi)容特感興趣。而且學(xué)生已經(jīng)學(xué)完理論知識(shí)，將會(huì)在極大的好奇心中學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，只是缺乏對(duì)實(shí)際圓周運(yùn)動(dòng)的深度分析，還沒有能將其上升至理論高度。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能通過對(duì)自行車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和解決物理問題的方法。（二）過程與方法將生活實(shí)例轉(zhuǎn)換為物理模型進(jìn)行分析研究。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1、通過探究性物理學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生獲得成功的愉悅，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)參與物理學(xué)習(xí)活動(dòng)的興趣，提高學(xué)習(xí)的自信心。2、通過對(duì)日常生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的解釋，敢于堅(jiān)持真理、勇于應(yīng)用科學(xué)知識(shí)探究生活中的物理學(xué)問題。（四）現(xiàn)代教學(xué)手段多媒體應(yīng)用學(xué)生導(dǎo)學(xué)提綱教學(xué)重點(diǎn)結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例理解向心力不是一種特殊的力，同時(shí)學(xué)會(huì)分析實(shí)際的向心力來源，能用向心力公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題，其中包括分析自行車拐彎、汽車拐彎、火車拐彎等問題。五、教學(xué)難點(diǎn)理解做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是一效果力，進(jìn)而從受力分析角度尋求向心力的來源；圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題中臨界條件的確定，以及圓周運(yùn)動(dòng)向心力供需關(guān)系匹配問題。六、教學(xué)準(zhǔn)備1．教師準(zhǔn)備：通過百度及其它網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)圖片、視頻、課件等，并對(duì)其進(jìn)行選擇、整理，制作成PPT課件、資源庫（專題文件夾）等用于課堂教學(xué)。2．學(xué)生課前準(zhǔn)備：1）、預(yù)習(xí)本節(jié)物理導(dǎo)學(xué)提綱，初步學(xué)會(huì)應(yīng)用向心力知識(shí)分析圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例；2）、學(xué)習(xí)小組分工準(zhǔn)備與專題有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)小實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)搜索圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)圖片與視頻；七、教學(xué)過程：教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖新課引入【走進(jìn)生活，發(fā)現(xiàn)物理】在這節(jié)課的開始我們先做一個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)。我將細(xì)線栓著小球讓它做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，并讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。再次讓小球做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，突然剪斷細(xì)線，觀察現(xiàn)象。此時(shí)設(shè)問“向心力是誰提供的？”從而引入新課。學(xué)生仔細(xì)觀察，分析討論，得出結(jié)論。小球?yàn)槭裁醋鰣A錐擺運(yùn)動(dòng)，向心力是誰提供的？激發(fā)了學(xué)生的探究心理。新課教學(xué)師：請(qǐng)1位同學(xué)在黑板上分別畫這2幅圖中力的示意圖，其他同學(xué)在練習(xí)本上完成。教師巡視。請(qǐng)學(xué)生觀察畫在這2幅圖中的受力分析示意圖，繼而總結(jié)向心力的來源。提問：1、自行車轉(zhuǎn)彎問題根據(jù)右圖可以看出自行車在通過彎道（圓周的一部分）時(shí)都是向內(nèi)傾斜，這樣做的目的是什么？其向心力的來源是什么？自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)傾斜的角度與哪些因素有關(guān)？（試推導(dǎo)一下）汽車轉(zhuǎn)彎問題觀察右圖b，分析汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎樣獲得向心力的？圖b中f是指路面對(duì)汽車的摩擦力，汽車以多大的速率轉(zhuǎn)彎時(shí)，才不致于發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)？教師輔助性的指導(dǎo)學(xué)生正確的處理問題。合作與交流：水平轉(zhuǎn)盤上放一小木塊，轉(zhuǎn)速為60rad/min時(shí)，木塊離軸8cm恰好與轉(zhuǎn)盤無相對(duì)滑動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到120rad/min時(shí)，為使小木塊剛好與轉(zhuǎn)盤保持相對(duì)靜止，那么木塊應(yīng)放在離軸多遠(yuǎn)的地方?（注：這種情況類似汽車在水平面上轉(zhuǎn)彎）（2）下圖展示的是汽車比賽中汽車在通過彎道時(shí)的情景，觀察圖中賽場(chǎng)有什么特點(diǎn)？試分析賽車轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎樣獲得向心力的？其向心力大小如何確定？活動(dòng)1：觀察與作圖你能畫出圖中的自行車與人整體和汽車受力示意圖嗎？正確畫出受力分析圖，相互討論，找出向心力的來源。學(xué)生展示1：自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力由自行車與人重力和地面對(duì)它的作用力的合力提供，即：學(xué)生展示2：汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎時(shí)獲得向心力的來源是路面對(duì)汽車的摩擦力。學(xué)生相互合作完成。結(jié)合生活實(shí)例往往容易使學(xué)生理解和接受。上面兩幅圖中的情況有一定的代表性，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。兩幅圖中獲得自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)傾斜的角度與哪些因素有關(guān)，汽車水平路面以多大的速率轉(zhuǎn)彎時(shí)，才不致于發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)。上面兩個(gè)實(shí)例的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固與拓展。充分讓學(xué)生掌握所學(xué)的知識(shí)。提出問題作出猜想探究與討論分析論證［視屏課件］模擬在平直軌道上勻速行駛的火車。提出問題：1、火車受幾個(gè)力作用？2、這幾個(gè)力的關(guān)系如何？［過渡］那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)有何不同呢？［視屏課件和PPT課件］模擬平彎軌道火車轉(zhuǎn)彎情形。提出問題：1.轉(zhuǎn)彎與直進(jìn)有何不同？2、畫出受力示意圖，結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況分析各力的關(guān)系?；疖囖D(zhuǎn)彎是一段圓周運(yùn)動(dòng)，圓周軌道為彎道所在的水平軌道平面；向心力是誰提供的？?jī)A聽學(xué)生的回答，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)?？偨Y(jié)：轉(zhuǎn)彎時(shí)需要提供向心力，而平直路前行不需要。受力分析得：需增加一個(gè)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。提出問題：擠壓的后果會(huì)怎樣？教師活動(dòng)：設(shè)疑引申：那么應(yīng)該如何解決這一實(shí)際問題？結(jié)合學(xué)過的知識(shí)加以討論，提出可行的解決方案，并畫出受力圖，加以定性說明。聽取學(xué)生的匯報(bào)，點(diǎn)評(píng)。投影學(xué)生的受力圖，進(jìn)行定性分析：如下圖所示火車受的重力和支持力的合力提供向心力，對(duì)內(nèi)外軌都無擠壓，這樣就達(dá)到了保護(hù)鐵軌的目的。強(qiáng)調(diào)說明：向心力是水平的.討論：當(dāng)v=v0時(shí)，F(xiàn)合______F向，恰好滿足F向=mv02/r，v0=_____，內(nèi)外軌道對(duì)火兩側(cè)車輪輪緣都無壓力。（2）當(dāng)v>v0時(shí)，F(xiàn)合______F向，外軌道對(duì)外側(cè)車輪輪緣有壓力。（3）當(dāng)v<v0時(shí)，F(xiàn)合______F向，內(nèi)軌道對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有壓力。教師在其中恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行點(diǎn)拔，總結(jié)提升。合作與交流：有一列質(zhì)量為100t的火車，以72km/h速率勻速通過一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑400m。試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力？（2）由于側(cè)壓力對(duì)鐵軌有很大的損壞作用，若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，（如上圖）所示，若車軌間距為1435mm，那么內(nèi)外軌的高度差該是多大？例題應(yīng)用:讓學(xué)生閱讀課本例題。鞏固練習(xí):1、觀察火車運(yùn)動(dòng)情況。2、畫出受力示意圖，結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況分析各力的關(guān)系。結(jié)合所學(xué)知識(shí)討論分析。學(xué)生討論：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。學(xué)生活動(dòng)：發(fā)揮自己的想象能力，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。結(jié)合受力圖發(fā)表自己的見解。學(xué)生分組討論，得出結(jié)論；接著完成導(dǎo)學(xué)提綱上的結(jié)論填空。讓學(xué)生拓展思維，進(jìn)一步理解火車拐彎處的內(nèi)低外高的特點(diǎn)。學(xué)生自主完成。層層引導(dǎo)，步步深入，學(xué)生從自己的求知愿望出發(fā)提出了探究課題，必能激發(fā)學(xué)生的探究熱情。從生活的實(shí)際出發(fā)，簡(jiǎn)單易行，既可激發(fā)興趣又可培養(yǎng)學(xué)生探究知識(shí)的欲望和學(xué)習(xí)興趣，提高在生活中的應(yīng)用物理的意識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生敢于猜想的精神，激發(fā)學(xué)生的自信心。充分發(fā)揮學(xué)生把理論與實(shí)踐相結(jié)合，科學(xué)性地解決問題，從中體驗(yàn)保護(hù)鐵軌的目的。訓(xùn)練學(xué)生的探究問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)家的崇敬和熱愛之情?！净貧w社會(huì)，應(yīng)用物理】圓周運(yùn)動(dòng)在生活、生產(chǎn)技術(shù)中實(shí)例很廣。特別在下雨或下雪的路面時(shí)，我們騎著自行車（摩托車）拐彎應(yīng)該注意什么；汽車拐彎時(shí)，作為駕駛員應(yīng)該注意什么；火車軌道（210國道）拐彎處設(shè)計(jì)成內(nèi)低外高，這又為什么呢?；顒?dòng)：相互討論，分組回答。通過學(xué)生的參與探究，探究合作獲取了對(duì)生活中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例的新認(rèn)識(shí)，領(lǐng)略到將理論應(yīng)用于實(shí)際解決問題而帶來的成功樂趣。課堂練習(xí)導(dǎo)學(xué)提綱顯示鞏固提高反思小結(jié)通過本課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲？我們運(yùn)用了哪些方法？你還有什么問題？布置作業(yè)1.完成教材課后作業(yè)。2.親自實(shí)踐騎自行車談?wù)劰諒潟r(shí)的學(xué)問，寫一篇微型論文。充分體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念。對(duì)學(xué)生養(yǎng)成關(guān)注日常生活中的物理現(xiàn)象的習(xí)慣和形成學(xué)以致用的責(zé)任意識(shí)方面都起到潛移默化的作用。板書設(shè)計(jì)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析一、自行車拐彎問題:三、火車拐彎問題:二、汽車拐彎問題:八、教學(xué)反思通過師生互動(dòng)，強(qiáng)化觀察和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生切實(shí)感受到物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因。教師課堂中大膽地放手讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，討論交流，分析拓展，真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體、生活即課程的理念，并且通過討論與辨析使學(xué)生理解方法，學(xué)會(huì)應(yīng)用。課堂上的預(yù)習(xí)交流與展示階段，我們采取對(duì)學(xué)與群學(xué)的學(xué)習(xí)方式，每一個(gè)學(xué)生的思維都積極地投入，相互補(bǔ)充、質(zhì)疑，通過討論與組內(nèi)、全班展示，每個(gè)人都展示了自己。除了知識(shí)、技能的熟練和提高，更重要的是滿足了學(xué)生強(qiáng)烈的表現(xiàn)欲，能力目標(biāo)與情感目標(biāo)在展示中、交流中悄然實(shí)現(xiàn)。高一年級(jí)物理《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》導(dǎo)學(xué)提綱【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識(shí)與能力：1．進(jìn)一步掌握向心力、向心加速度的有關(guān)知識(shí)，理解向心力、向心加速度的概念。2．熟練應(yīng)用向心力、向心加速度的有關(guān)公式分析和計(jì)算有關(guān)問題。二、過程與方法：將生活實(shí)例轉(zhuǎn)換為物理模型進(jìn)行分析研究。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過對(duì)日常生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的解釋，敢于堅(jiān)持真理、勇于應(yīng)用科學(xué)知識(shí)探究生活中的物理學(xué)問題?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】分析具體問題中向心力的來源?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】應(yīng)用向心力、向心加速度的有關(guān)公式分析和計(jì)算有關(guān)問題。【學(xué)習(xí)過程】第一部分自主學(xué)習(xí)（獨(dú)立完成下列問題）【情景設(shè)疑】：1自行車轉(zhuǎn)彎問題根據(jù)右圖可以看出自行車在通過彎道（圓周的一部分）時(shí)都是向內(nèi)傾斜，這樣做的目的是什么？其向心力的來源是什么？自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)傾斜的角度與哪些因素有關(guān)？（試推導(dǎo)一下）【情景設(shè)疑】：2汽車轉(zhuǎn)彎問題（1）觀察圖2-26a，分析汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎樣獲得向心力的？圖b中f是指路面對(duì)汽車的摩擦力，汽車以多大的速率轉(zhuǎn)彎時(shí)，才不致于發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)？合作與交流：水平轉(zhuǎn)盤上放一小木塊，轉(zhuǎn)速為60rad/min時(shí)，木塊離軸8cm恰好與轉(zhuǎn)盤無相對(duì)滑動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到120rad/min時(shí)，為使小木塊剛好與轉(zhuǎn)盤保持相對(duì)靜止，那么木塊應(yīng)放在離軸多遠(yuǎn)的地方？（注：這種情況類似汽車在水平面上轉(zhuǎn)彎）（2）右下圖展示的是汽車比賽中汽車在通過彎道時(shí)的情景，觀察圖中賽場(chǎng)有什么特點(diǎn)？試分析賽車轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎樣獲得向心力的？其向心力大小如何確定？第二部分合作探究火車轉(zhuǎn)彎問題1、提出問題：火車轉(zhuǎn)彎是一段圓周運(yùn)動(dòng)，圓周軌道為彎道所在的水平軌道平面；向心力是誰提供的？受力分析，確定向心力（向心力由鐵軌和車輪輪緣的相互擠壓作用產(chǎn)生的提供）。2、發(fā)現(xiàn)問題：如果兩條鐵軌在一個(gè)水平面內(nèi)的話，向心力由鐵軌和車輪輪緣的相互擠壓作用產(chǎn)生的彈力提供，由于火車質(zhì)量大，速度快，由公式F向=mv2/r，向心力很大，對(duì)火車和鐵軌損害很大。如何解決這個(gè)問題呢？（聯(lián)系自行車通過彎道的情況考慮）GFGFNθθ實(shí)際在修筑鐵路轉(zhuǎn)彎處時(shí)，要根據(jù)轉(zhuǎn)彎處的半徑r和規(guī)定的行駛速度v0，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差,外軌要比內(nèi)軌略微高一點(diǎn)，形成一個(gè)斜面，火車受的重力和支持力的合力提供向心力，對(duì)內(nèi)外軌都無擠壓，這樣就達(dá)到了保護(hù)鐵軌的目的。如右圖所示，設(shè)內(nèi)外軌間的距離為L(zhǎng)，內(nèi)外軌的高度差為h，O對(duì)其進(jìn)行受力分析可知：O向心力的方向是______________。大小是F向=___________。(必須注意，雖然內(nèi)外軌有一定的高度差，但火車仍在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng))4、解決問題：（1）當(dāng)v=v0時(shí)，F(xiàn)合______F向，恰好滿足F向=mv02/r，求得v0=_______，內(nèi)外軌道對(duì)火車兩側(cè)車輪輪緣都無壓力。（2）當(dāng)v>v0時(shí)，F(xiàn)合______F向，外軌道對(duì)外側(cè)車輪輪緣有壓力。（3）當(dāng)v<v0時(shí)，F(xiàn)合______F向，內(nèi)軌道對(duì)