《生活中的圓周運動》教學設計

1、生活中的圓周運動教學設計一、學情分析生活中的圓周運動這節(jié)課是新課標人教版物理必修二第五章曲線運動一章中的第七節(jié)，也是該章最后一節(jié)。本節(jié)課是我們在學習了圓周運動、向心加速度、向心力以后的一節(jié)應用課， 通過研究圓周運動規(guī)律在生活中的具體應用，能使我們深入理解圓周運動的規(guī)律，同時結合日常生活中的某些生活體驗，加深物理知識在頭腦中的印象。教材中的內(nèi)容根據(jù)學生接受的難易程度，順序作了調(diào)整，按照具體的四個案例進行教學，分別是汽車過拱形橋、汽車過凹形橋、航天器中的失重現(xiàn)象、火車轉彎。二、教學目標：1、知識與技能(1)進一步加深對向心力的認識，會在實際問題中分析向心力的來源。(2)培養(yǎng)學生獨立觀察、分析問題、

2、解決問題的能力，提高學生概括總結知識的能力。(3) 了解航天器中的失重現(xiàn)象。2、過程與方法(1)學會分析圓周運動方法，會分析拱形橋、彎道等實際的例子，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力。(2)通過對幾個圓周運動的事例分析，掌握用牛頓第二定律分析向心力的方法。(3)能從日常生活中發(fā)現(xiàn)與圓周運動有關的知識，并能用所學知識去解決發(fā)現(xiàn)的問題。3、情感、態(tài)度與價值觀(1)通過向心力在具體問題中的應用， 培養(yǎng)學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。(2)體會圓周運動的奧妙，提高學生學習物理知識的興趣。三、教學重點與難點教學重點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，并結合牛頓運動定律求解

3、有關問題。教學難點具體實際問題中向心力的來源及用牛頓第二定律分析向心力的方法。四、教學方法：講授法、問題情境教學法、啟發(fā)教學法五、媒體準備:電子白板、有關視頻六、知識結構框架復習描述同周運動的物理 量（線速度、角速度、周 期、向心力、向心加速度）對研究對象進行受 力分析物理模型: 圓周運動k催據(jù)力的合成與分解2、儂據(jù)牛頓第二定律V2 2t = ma小=ni - = m R方向二指向同心引出超重 失重現(xiàn)象 【復習回生活中的圓周運動四個實例航天卬的失重現(xiàn)象1,體驗感受法索分析比較公式法方法分析軌道彈力的產(chǎn)生（速 度對內(nèi)外軌受力的影響J地球“拱蘢橋”七、教學過程新課導入復習提問師：請同學們回顧并敘述

4、出對于圓周運動你已經(jīng)理解和掌握了哪些基本知識？生：我們已經(jīng)理解和掌握了可以用線速度、角速度、轉速和周期等來描述做圓周運動物體的運動快慢。向心力是效果力，學會受力分析向心力來源。處理圓周運動問題的基本思路：1、明確受力情況、找到向心力的來源2、找到圓周運動的圓平面，確定圓心找到半徑，利用向心力公式列方程求解圓周運動的基本規(guī)律：，2界=1f=7- -=2 " ftv2 .4Ml'., 4kF齊r 3= m vI1記憶口訣：勻速圓周并不勻，速度方向變不停，加速度，向圓心，速度平方比半徑。師：我們知道學以致用是學習的最終目的，本節(jié)課將通過幾個具體實例的探討來深入理解圓周運動的規(guī)律，同

5、時結合日常生活中的某些生活體驗，加深物理知識在頭腦中的印象。新課探究利用電子白板播放視頻生活中常見的圓周運動及其圓周運動的圖片，引出實例分析。實例一：拱形橋投影問題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度 V行駛，若橋面的圓弧半徑為 R,試畫 出受力分析圖，分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力.師：通過分析，你可以得出什么結論 ？學生在練習本上獨立畫出汽車的受力圖，推導出汽車對橋面的壓力。實際問題探究：例 質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率 v通過半徑為r的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時對路面的壓力是多大？解：汽車通過橋頂時，受力情況如圖:注意：汽車過拱型橋的速度不宜過大，否則FN '將消失，汽車將

6、飛離橋面，做平拋運動。實例二：凹形橋師：下面再一起共同分析汽車通過凹形橋最低點時，汽車對橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？生：通過對汽車進行受力分析. 汽車通過凹形橋最低點時， 汽車對橋的壓力比汽車的重力大.實際問題探究：Fn'= Fn - 一廠質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率 v通過半徑為r的凹型橋面，求汽車在最低點時對橋面的壓力是多大？注意：汽車過凹形橋的速度不宜過大否則 FN '過大，汽車可能壓壞凹型橋或者爆胎。無論過 拱型橋還是凹型橋，都應當減速行駛。師：從剛才研究的一道例題可以看出， 當汽車通過拱形橋凸形橋面頂點時， 如果車速達到一 定大小，則可使汽車對橋面的壓力為零. 如

7、果我們把地球想象為特大的 拱形橋”，則情形如 何呢？會不會出現(xiàn)這樣的情況；速度達到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與 座椅之間的壓力是多少 ？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少 ？他這時可能有什么感覺 ？學生獨立分析以上提出的問題，并在練習本上畫出受力分析圖，嘗試解答。投影學生推導過程，引導學生間交流、討論。師：剛才同學們交流、討論的問題即為課本第28頁上面的思考與討論”，該 思考與討論”中描述的情景其實已經(jīng)實現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛機中。實例三：航天器中的失重現(xiàn)象播放航天器中的失重現(xiàn)象視頻讓學生注意：任何關閉了發(fā)動機，又不受阻力的飛行器的內(nèi)部，都是一個完全失重的環(huán)境。例如

8、向空中任何地方拋出的容器，其中的所有物體都處于失重狀態(tài)。實例四：鐵路的彎道師：火車轉彎時實際是在做圓周運動，那么火車轉彎時是如何獲得向心力的呢？我們先來看一下車輪的結構，注意輪緣。假設內(nèi)外軌道一樣高提出問題：在平直軌道上勻速行駛的火車1.火車受幾個力作用？2.這幾個力的關系如何 ？生：火車受到4個力的作用，各為兩對平衡力，即合外力為零.師：對，火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力.且四個力合力為零，其中重力和支持力的合力為零，牽引力和摩擦力的合力為零.師：那火車轉彎時情況會有何不同呢 ？模擬平直軌道火車轉彎情形.提出問題：1 .轉彎與直進有何不同 ？2 .畫出受力示意圖，并結合運動情況分析各力的

9、關系.生：轉彎時火車的速度方向在不斷變化，故其一定有加速度，其合外力一定不為零.師：對，轉彎時合外力不為零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要.那么火車轉彎時是如何獲得向心力的 ？進一步受力分析得：需增加的一個向心力（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.師：提出問題：擠壓的后果會怎樣？ 生：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，導致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞。鐵路的彎道實際上外軌略高于內(nèi)軌，重力G和支持力N的合力提供向心力.l= 1.4m,外軌探究實際問題：火車以半徑r= 900 m轉彎，火車質(zhì)量為 8M

10、05kg ,軌道寬為 比內(nèi)軌高h=14cm,為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應為多大?tan O = m二 V = ten' , / j! /j j 乂 lun /7 H x】i】 =/ / = O. I (' / y|2=3叱|分析總結，在外軌吟高于內(nèi)機酎，火車轉蹲時的速度為V(I)當# = %定時，車輪對內(nèi)外軌都無序力。 火隼的向心力：由G和F”的合力提供(2)當火車行駛速率vv規(guī)業(yè)時，外軌外輪烽有倒壓力；(3)當火車行駛速率vqv規(guī)定時.內(nèi)軌沖輪縹有值壓力.火車行定速率3麻火車行駛速率、。依時【物理與生活】2007年4月18日，我國鐵路進行了第六次大提速，時速將達 2

11、00公里以上，這必將為我 國的經(jīng)濟騰飛注入新的活力。 假設你是一位從事鐵路設計的工程師， 你認為火車提速有必要 對鐵路拐彎處進行改造嗎？應如何改造？強調(diào)說明：火車轉彎時向心力是水平的，向心力是按效果命名的力， 如果認為做勻速圓周運 動的物體除了受到另外物體的作用，還要再受到一個向心力，那就不對了。小結：本節(jié)課通過一些具體的實例探究了物體在豎直面內(nèi)（汽車過拱形橋、汽車過凹形橋）和水平平面內(nèi)（火車彎道）作圓周運動的運動規(guī)律，知道了在具體圓周運動中如何確定向心力來源，體會了牛頓第二定律分析圓周運動的基本方法，對失重及離心現(xiàn)象有較深刻的理解。鞏固練習1、如圖所示，在勻速轉動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體一

12、起運動，物體所受向心力是（）A .重力 B .彈力C.靜摩擦力 D.滑動摩擦力2、為了防止汽車在水平路面上轉彎時出現(xiàn)打滑”的現(xiàn)象，可以：（）a、增大汽車轉彎時的速度b、減小汽車轉彎時的速度c、增大汽車與路面間的摩擦d、減小汽車與路面間的摩擦A、a、bB、a、cC、b、dD、b、c作業(yè)：1、第一次物理電子白板課的感想（500至800字）2、作業(yè)本上做課后第 2、3、4題3、課時講練通本節(jié)練習。板書設計：生活中的圓周運動實例一：拱形橋r由牛頓第二定律:由牛頓第三定律:實例二：凹形橋?qū)嵗汉教炱髦械氖е噩F(xiàn)象實例四：鐵路的彎道1、假設內(nèi)外軌道一樣高，向心力由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而產(chǎn)生的彈

13、力提供。2、鐵路的彎道實際上外軌略高于內(nèi)軌，重力G和支持力N的合力提供向心力.強調(diào)說明：火車轉彎時向心力是水平的，向心力是按效果命名的力。課后反思： 1、電子白板多媒體課堂插入了過山車、水流星等多個生活中的視頻片段，有利于學生感受 到圓周運動在生活中無處不在，培養(yǎng)了學習興趣，提高了課堂效率。2、通過課前設計、課堂教學、課后教研組各位老師的及時評價，設計者認為這節(jié)課在以后 的教學中要注意以下幾點:(1)在學困生較多，學習內(nèi)容較難的情況下，學習內(nèi)容不宜過多，不能貪多求全。(2)這節(jié)課的難點在于鐵路彎道，正?；疖嚨倪\行是由重力和支持力的合力提供拐彎時的向心力，這一點通過作圖讓學生能自己推導出,推導的

14、過程中要嚴格使用作圖工具畫圖， 讓學生容易接受推導過程中使用的兩個直角三角形：其一是受力分析中重力與合力的力的矢量三角形，得出F合二g 1削8=5向=；其二是外軌比內(nèi)軌高出h的鐵路橫截面三角形，圖中利用一步近似處理sing二 tan9 ,得出理火車速度大小對內(nèi)外軌的影響上，應采取以下兩種方法， 一種是體驗感受法， 一種是分析比較公式法。具體的體驗感受法可這樣給學生演示，左手向手心彎曲大約1200代表彎曲的4果束等田E外軌道，右手伸直在左手手心一側代表行使的火車，如果速度恰好等于規(guī)定的速度 V i則代表與內(nèi)外軌之間沒有作用力，如果速度比規(guī)定的速度大的話，則會發(fā)生右手撞擊左手即火車撞擊外軌對外軌有彈力的作用。接著左手向手心彎曲大約1200代表彎曲的內(nèi)軌道，右手伸直在左手手背一側代表行使的火車，如果速度小于規(guī)定的速度的話，學生應該有種感覺認為右手會滯留在左手手背上，有種下滑的趨勢，也就是會對內(nèi)軌產(chǎn)生一種壓力。即行使速度大于規(guī)定的速度火車會對外軌的輪緣產(chǎn)生擠壓，小于規(guī)定的速度火車會對內(nèi)軌產(chǎn)生擠壓。這種理解方法通過親身體驗能讓學生記得更容易更牢固一些。另一種分析比較公式法具體可以V3二曜這樣理解，火車拐彎實際需要向心力的大小可以按照