新課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例

1、.新課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例第四章第3節(jié) 向心力的實(shí)例分析（教學(xué)設(shè)計(jì)） 惠安一中物理組 陳雪玲 【教材分析】本節(jié)課教材立足于勻速圓周運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律上，結(jié)合實(shí)際生活中兩個(gè)實(shí)例“火車轉(zhuǎn)彎”和“汽車過(guò)拱橋”進(jìn)行分析，解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，重要的是搞清楚向心力的來(lái)源，明確提出向心力是按效果命名的力，任何一個(gè)力或幾個(gè)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，這是研究圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。后面又附有思考與討論，進(jìn)一步開(kāi)拓了學(xué)生的思維?！緦W(xué)情分析】 本節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)基本掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律和描述圓周運(yùn)動(dòng)的基本物理量（線速度、角速度、向心力和向心加速度）以及有關(guān)公式推導(dǎo)和計(jì)算之后，安排的一節(jié)

2、實(shí)例分析課。在課堂中采用實(shí)驗(yàn)演示、多媒體、電腦動(dòng)畫(huà)模擬輔助手段，幫助學(xué)生建立形象直觀的認(rèn)識(shí)，降低難度?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能： 1、知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源，進(jìn)一步理解向心力的概念。 2、理解向心力公式，進(jìn)一步明確勻速圓周運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生條件，掌握向心力公式的應(yīng)用，知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。過(guò)程和與方法：1、通過(guò)對(duì)實(shí)際生活中兩個(gè)實(shí)例分析，培養(yǎng)在具體實(shí)際問(wèn)題中分析向心力來(lái)源的能力。 2、通過(guò)理解火車軌道彎道處為什么外側(cè)比內(nèi)側(cè)高，培養(yǎng)學(xué)生會(huì)把物理與社會(huì)、生活、科技聯(lián)系起來(lái)的能力，科學(xué)思維能力和

3、分析問(wèn)題理解問(wèn)題的能力。情感態(tài)度價(jià)值觀： 1、通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：1、理解向心力是一種效果力，分析具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源。2、在具體問(wèn)題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)：1、解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)物理方法的滲透2、火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運(yùn)動(dòng)模型的建立。3、關(guān)于臨界問(wèn)題的討論與分析?！驹O(shè)計(jì)思想】為了在教學(xué)中體現(xiàn)科學(xué)探究精神，盡可能完整地經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，使學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)，感受到戰(zhàn)勝困難、解決物理問(wèn)題時(shí)的喜悅，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)科學(xué)的樂(lè)趣，了解科學(xué)方法，獲取科學(xué)知識(shí)，本節(jié)教學(xué)把課本中教學(xué)內(nèi)容以問(wèn)題的形式提出，通過(guò)

4、學(xué)生探究式的大膽的假設(shè)和猜想，再通過(guò)科學(xué)的分析，將物理理論應(yīng)用生活實(shí)際之中?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、新課引入1、復(fù)習(xí)提問(wèn)：（1）向心力的求解公式有哪幾個(gè)？（2 ) 如何求解向心加速度？ 二、新課教學(xué)（一）討論向心力的來(lái)源² 舉一些實(shí)例，并展示相關(guān)圖片，讓學(xué)生分析向心力的來(lái)源 。² 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，得出結(jié)論：分析和解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，關(guān)鍵的是要把向心力的來(lái)源搞清楚。向心力是按效果命名的力，并不是一種新的性質(zhì)的力。（二）討論火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題【課件或?qū)嵨锬Ｐ驼故尽磕M火車在平直軌道上勻速行駛的火車。師 1、火車受到幾個(gè)力的作用？2、幾個(gè)力之間的關(guān)系如何？學(xué)生觀察火車運(yùn)動(dòng)情況，畫(huà)出受

5、力示意圖,并討論回答： （1）此時(shí)火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、牽引力和摩檫力。 （2）四個(gè)力的合力為零,其中重力與支持力和牽引力與摩檫力分別都是一對(duì)平衡力.師 那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況又會(huì)如何呢?【展示圖片1】 火車車輪有凸出的輪緣結(jié)構(gòu)圖片1【課件或?qū)嵨锬Ｐ驼故尽?模擬火車在平面轉(zhuǎn)彎軌道上火車轉(zhuǎn)彎的情形。 學(xué)生活動(dòng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)討論和分析:1.火車轉(zhuǎn)彎和直進(jìn)有何不同2.對(duì)火車進(jìn)行受力分析師生互動(dòng)（1）當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車做曲線運(yùn)動(dòng)，所受的合外力不等于零，合外力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。（2）由受力分析得：此時(shí)提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力來(lái)源于鐵軌外軌和輪緣相互擠壓產(chǎn)生的彈力。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考 那么擠壓后果會(huì)

6、如何？學(xué)生討論由于火車質(zhì)量很大、速度也很大，故所需的向心力也很大。這樣的話，外軌和輪緣間的相互作用力將很大，容易造成鐵軌或輪緣的損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。設(shè)疑 那么我們?cè)撊绾谓鉀Q這個(gè)問(wèn)題呢？（最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)。給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論，教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥）學(xué)生活動(dòng)發(fā)揮各自想象能力結(jié)合知識(shí)點(diǎn)討論、猜想、設(shè)計(jì)改進(jìn)方案（學(xué)生常常從向心力公式出發(fā)，去改變速度、半徑和質(zhì)量的方法，減小向心力的大?。┙處熞龑?dǎo)思考分析 改變速度、半徑和質(zhì)量的方法是否能在實(shí)際生活中實(shí)行。顯然，學(xué)生很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)該種方法沒(méi)有達(dá)到解決實(shí)際問(wèn)題的意義。教師引導(dǎo) 是否可以采用增大提供向心力的合力呢？師生互動(dòng)【課件或

7、實(shí)物模型展示】實(shí)際彎道處的情況（運(yùn)用模型說(shuō)明） （1）用錄像資料展示實(shí)際的轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌。 （2）用課件展示此時(shí)火車的受力情況，并說(shuō)明此時(shí)火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)。 （3）進(jìn)一步用課件展示此時(shí)火車的受力示意圖，并分析得到：此時(shí)支持力與重力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。【進(jìn)一步設(shè)問(wèn)】那么什么情況下，就可保證鐵軌的內(nèi)、外側(cè)均不受擠壓呢？學(xué)生當(dāng)向心力恰好由支持力和重力的合力提供時(shí)，鐵軌的內(nèi)、外軌均不受到側(cè)向擠壓的力.拓展討論（定量分析火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力）假設(shè)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力完全由支持力和重力的合力提供，如圖所示：據(jù)平行四邊形法則和牛頓第二定律得：mgtan=式

8、中的v是火車對(duì)內(nèi)、外輪均無(wú)擠壓時(shí)的行駛速度。那么當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度大于v或小于v時(shí)，情況又如何呢？師生互動(dòng)分析1.當(dāng)火車行駛速度大于v時(shí)，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力。2.當(dāng)火車行駛速度小于v時(shí)，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力?？偨Y(jié)在火車轉(zhuǎn)彎處，讓內(nèi)軌低于外軌，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力由重力和彈力的合力提供，不然的話，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力應(yīng)由外軌對(duì)車輪的擠壓力提供，而這樣對(duì)車軌會(huì)造成損壞，車速大時(shí)，容易出事故。探索情景：圓錐擺：在長(zhǎng)度是L的細(xì)繩下端拴一質(zhì)量為m的小球，固定繩子的上端，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)。試分析做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的小球的向心力的來(lái)源，并討論小球旋轉(zhuǎn)的角速度逐漸增大時(shí)帶來(lái)的小球受力

9、和運(yùn)動(dòng)情況的變化。三、討論汽車過(guò)拱橋過(guò)橋問(wèn)題【視頻片段和課件展示】放視頻片段展示汽車過(guò)凸形拱橋的物理情景（課件展示兩個(gè)過(guò)程）1.汽車靜止在橋頂；2.汽車以一定的速度通過(guò)橋頂。學(xué)生活動(dòng)討論下列問(wèn)題：（1）上述兩個(gè)過(guò)程有何區(qū)別？汽車靜止在橋頂時(shí)，汽車所受到的重力等于支持力，合力為零。汽車以一定的速度通過(guò)橋頂時(shí)，同樣也受到重力和支持力，但它們的合力不為零.（2）汽車以一定的速度通過(guò)橋頂時(shí)，我們可以認(rèn)為它做圓周運(yùn)動(dòng)，分析汽車在橋頂時(shí)的向心力由誰(shuí)提供？向心力由重力和支持力的合力提供?！菊n件展示】汽車經(jīng)過(guò)下列兩圖中位置時(shí)向心力方向如何？你是怎樣判斷的？學(xué)生在甲圖中，向心力應(yīng)指向圓弧所在圓的圓心，所以豎直向

10、下。而在乙圖中，向心力也應(yīng)指向圓弧所在圓的圓心，所以豎直向上。師對(duì)圖示汽車所在位置，運(yùn)用牛頓第二定律能得到什么樣的關(guān)系式？*;學(xué)生甲圖中：mg-F1=F1=G-此時(shí)F1<G在乙圖中：F2-mg=F2=mg+此時(shí)F2>mg拓展討論討論實(shí)際生活中的橋?yàn)槭裁炊冀ǔ深愃朴诩讏D中的凸形拱橋？學(xué)生：因?yàn)樵谕剐喂皹虻那闆r下過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)支<mg汽車處于失重狀態(tài)，對(duì)橋的壓力小于重力。在過(guò)凹形橋最低點(diǎn)(實(shí)驗(yàn)演示)：F支>mg汽車處于超重狀態(tài)，對(duì)橋的壓力大于重力。 總結(jié)設(shè)汽車質(zhì)量為m，橋面圓弧半徑為r，汽車在橋面最高點(diǎn)的速率為v，汽車所受支持力為F，則：mg-F=F=mg-探索情景：rO雜

11、技節(jié)目水流星：一根細(xì)繩系著盛水的杯子，演員掄起繩子，杯子就做圓周運(yùn)動(dòng)，甚至杯子運(yùn)動(dòng)到豎直面內(nèi)的最高點(diǎn)，已經(jīng)杯口朝下，水也不會(huì)從里灑出。試通過(guò)分析，說(shuō)明水為什么不會(huì)灑出來(lái)？要想保證這一節(jié)目成功不讓水灑出來(lái)必須要滿足什么條件？ （讓學(xué)生回去親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，并思考上述問(wèn)題）總結(jié)、拓展這節(jié)課我們通過(guò)討論分析幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)到了對(duì)解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路和方法，而實(shí)際生活中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題還很多， 【教學(xué)總結(jié)】本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了向心力的應(yīng)用舉例，重點(diǎn)是分析什么力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，研究圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵是正確分析物體的受力情況，弄清在具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源，這種具體問(wèn)題具體分析的解題思路，在今后的解題實(shí)踐中要應(yīng)用所學(xué)中逐步加深對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)?！窘虒W(xué)后記】本節(jié)課在教學(xué)各個(gè)目標(biāo)都基本達(dá)到要求，當(dāng)然在操作過(guò)程中，學(xué)生對(duì)物理各知識(shí)點(diǎn)不能很好的把握，從而學(xué)生在分析圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往不明確它的依據(jù)為普通的運(yùn)動(dòng)規(guī)律牛頓第二定律。在討論車過(guò)拱橋或凹形橋最高點(diǎn)或最低點(diǎn)車對(duì)橋面的壓力時(shí)，學(xué)生易認(rèn)為壓力的大小等于車所受重力的大小。為了很好解決這些問(wèn)題，必須使學(xué)生明確以下觀點(diǎn)：（1