高中物理魯科版4第四章光的折射與全反射 離心運動教學(xué)設(shè)計

高中物理（必修2）（粵教版第二章第三節(jié)）《離心現(xiàn)象及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計一、教材分析教材首先從實際常用的案例中引出離心現(xiàn)象最后探究得到發(fā)生離心現(xiàn)象的條件和離心運動的定義，接著從生產(chǎn)、生活的實際問題中說明離心運動的應(yīng)用和危害，充分體現(xiàn)了學(xué)以致用的思想。本節(jié)主要讓學(xué)生了解離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用，教學(xué)時要充分利用課本的素材，提高學(xué)生綜合運用知識的能力，但是有些與離心運動有關(guān)的實際問題比較復(fù)雜，教學(xué)舉例時應(yīng)列舉常見容易理解的例子。二、學(xué)生分析興趣的產(chǎn)生與好奇心和求知欲密切相關(guān)。好奇心是一種本能，當(dāng)外界有什么新異的事物出現(xiàn)時，人總要去探究一下；求知欲是在好奇心的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是對知識的熱烈追求；而興趣就是在求知欲的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，是推動學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。所以在上課期間教師要利用各種手段來激起學(xué)生的興趣和好奇心。離心現(xiàn)象的知識學(xué)生在日常生活中基本上都有一定的感性認識，但沒有形成系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，也不知道其產(chǎn)生的原因，經(jīng)過高中前面兩節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生對圓周運動的認識能力已經(jīng)有了相應(yīng)的提高，對離心現(xiàn)象應(yīng)該有了一定的好奇心，在此好奇心基礎(chǔ)上加以引導(dǎo)并深入的分析，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，進一步激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如此，這堂課的教學(xué)將會有事半功倍的效果。三、教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能：（1）知道什么是離心運動；（2）明確物體做離心運動的條件；（3）了解離心運動的應(yīng)用和防止；（4）培養(yǎng)分析說理的能力，提高科學(xué)表達的能力；（5）通過離心現(xiàn)象實例分析,提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決問題的能力；2．過程與方法：（1）教師通過錄像、多媒體課件演示，幫助學(xué)生分析離心運動產(chǎn)生的原因，激發(fā)學(xué)生用學(xué)過的向心力知識尋找本質(zhì)規(guī)律；（2）學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，親手操作離心實驗來討論研究，從而提高分析應(yīng)用能力；3．情感態(tài)度與價值觀：（1）通過離心運動的應(yīng)用和防止的實例分析,使學(xué)生明白事物都是一分為二的,有利也有弊，充分揚長避短，是一種科學(xué)態(tài)度，也是一種科學(xué)方法，要學(xué)會一分為二的看待所有的問題；（2）通過學(xué)生對幾種離心機的使用和制作，把審美欣賞與操作有機結(jié)合，從而提高學(xué)生審美的感受力和鑒別力；四、教學(xué)重點（1）理解物體做離心運動所滿足的條件；（2）知道離心運動的應(yīng)用和防止；五、教學(xué)難點（1）結(jié)合對離心運動的理解及其實例分析，融會貫通，舉一反三；（2）離心運動是否是收到了“離心力”？六、教學(xué)策略由淺入深，由表及里，通過現(xiàn)象看本質(zhì)，采用提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析和解決問題的方法，充分調(diào)動學(xué)生獨立思考的積極性。本課可從學(xué)生前兩節(jié)的向心力的知識以及比較熟悉的日?，F(xiàn)象開始，引入離心運動的概念，進一步提出問題，離心運動之所以產(chǎn)生的原因是什么？為了探究向心力產(chǎn)生的原因，通過日常生活的例子分析以及日常現(xiàn)象的解釋從而讓學(xué)生理解并掌握向心力產(chǎn)生的原因，最后通過練習(xí)及時鞏固。七、課前準備離心轉(zhuǎn)臺、離心干燥器等各類演示設(shè)備；八、教學(xué)方法實驗演示、觀察總結(jié)九、課時安排：1課時十、教學(xué)流程情景導(dǎo)入情景導(dǎo)入提出疑問開始復(fù)習(xí)向心力知識觀看奧運會鏈球比賽錄像離心現(xiàn)象的概念疑問：離心現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的引導(dǎo)學(xué)生探究分析產(chǎn)生產(chǎn)生離心現(xiàn)象的條件小結(jié)產(chǎn)生條件：當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力突然消失，物體便沿所在位置的切線方向飛出。當(dāng)F=mω2r時：物體做勻速圓周運動。當(dāng)F=0時：物體沿切線方向飛出當(dāng)F＜mω2r時物體逐漸遠離圓心當(dāng)F＞mω2r時物體逐漸靠近圓心離心現(xiàn)象的本質(zhì)：物體慣性的表現(xiàn)離心運動的應(yīng)用和防止舉例課堂小結(jié)課堂練習(xí)課外作業(yè)討論交流結(jié)束實驗探究課堂練習(xí)十一、教學(xué)過程（一）新課引入：做勻速圓周運動的物體，它所受的合外力恰提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物體將怎樣運動呢？本節(jié)課專門研究這一問題。觀看在奧運會賽場上鏈球運動員參加鏈球比賽錄像。注意觀察鏈球的運動情況。提出問題：1﹑鏈球開始做什么運動？2﹑鏈球離開運動員手以后做什么運動？（二）離心運動定義：學(xué)生對于第一個問題很容易知道——鏈球開始做勻速圓周運動。設(shè)問：物體為什么能做圓周運動？由于上節(jié)課已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻速圓周運動的知識，學(xué)生知道是因為物體受到向心力，向心力使物體維持在圓周軌道上，而不是沿圓周切線方向飛離軌道。提出問題：如果向心力突然消失，會出現(xiàn)什么情況？學(xué)生議論．再次演示錄像片．（使用慢鏡頭播放）教師點拔：開始鏈球受到人給鏈子的力，使鏈球在圓周軌道上運動，當(dāng)運動員松手后，也就是提供的向心力沒有了，鏈球沿切線方向飛出。這就是我們今天學(xué)習(xí)的離心現(xiàn)象。提問：請學(xué)生總結(jié)什么情況下物體做離心運動？學(xué)生討論總結(jié)。（略）教師小結(jié)：做勻速圓周運動的物體，在所受合力突然消失或者不足于提供圓周運動的所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動稱作為離心運動．注意：離心運動的原因是合力突然消失，或不足以提供向心力，而不是物體又受到什么“離心力”。（三）離心現(xiàn)象原因探索：動手實驗：請學(xué)生自己體驗離心運動。（用細線拴住小球做圓周運動，突然放手小球飛出，觀察小球的運動情況）觀察思考:1、觀察小球在桌面上的運動情況和受力情況？2、觀察突然放手后小球運動情況和受力情況？3、觀察慢慢減小繩上的拉力時，小球的運動情況和受力情況？教師最后分析總結(jié)離心運動的條件：1﹑當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力突然消失，物體便沿所在位置的切線方向飛出。2﹑當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物體將沿切線和圓周之間的一條曲線運動，遠離圓心而去。對離心運動的進一步理解：當(dāng)F=mω2r時，物體做勻速圓周運動。當(dāng)F=0時，物體沿切線方向飛出。當(dāng)F＜mω2r時，物體逐漸遠離圓心。當(dāng)F＞mω2r時，物體逐漸靠近圓心。（四）離心現(xiàn)象的本質(zhì)分析：離心現(xiàn)象的本質(zhì)——物體慣性的表現(xiàn)。分析：做勻速圓周運動的物體，由于本身有慣性，總是想沿著切線方向運動，只是由于向心力作用，使它不能沿切線方向飛出，而被限制著沿圓周運動。如果提供向心力的合外力突然消失，物體由于本身的慣性，將沿著切線方向運動，這也是牛頓第一定律的必然結(jié)果。如果提供向心力的合外力減小，使它不足以將物體限制在圓周上，物體將做半徑變大的圓周運動。此時，物體逐漸遠離圓心，但“遠離”不能理解為“背離”。做離心運動的物體并非沿半徑方向飛出，而是運動半徑越來越大。（五）課堂練習(xí)講解分析：1、物體做離心運動時，運動軌跡是:A．一定是直線；B．一定是曲線；C．可能是直線，也可能是曲線；D．可能是圓；答案：C2、雨傘半徑為R，高出地面h，雨傘以角速度ω旋轉(zhuǎn)時，雨滴從傘邊緣飛出：A．沿飛出點半徑方向飛出，做平拋運動；B．沿飛出點切線方向飛出，做平拋運動；C．雨滴落在地面上后形成一個和傘半徑相同的圓圈；D．雨滴落在地面上后形成一個半徑的圓圈；答案：BD（六）離心運動的應(yīng)用：教學(xué)方法是：現(xiàn)看離心現(xiàn)象錄像（洗衣機脫水過程、汽車轉(zhuǎn)彎等片段），思考其中原因，互相議論交流。注意學(xué)生表述的科學(xué)性，培養(yǎng)習(xí)慣，提問能力。1、洗衣機的脫水筒：洗衣機的脫水筒中的衣物上的水滴，在脫水筒工作時，水滴需要的向心力由什么決定？提供的向心力由什么決定？什么情況下，水滴將被甩出？轉(zhuǎn)速高時容易甩干衣物，還是轉(zhuǎn)速低時容易甩干衣物。當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時，水滴跟衣物的附著力足以提供所需的向心力，使水滴做圓周運動。當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)速加快時，附著力不足以提供所需的向心力，于是水滴做離心運動，穿過筒孔，飛到脫水筒外面。2、離心分離機：當(dāng)離心機轉(zhuǎn)得比較慢時，縮口的阻力F足以提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運動。當(dāng)離心機轉(zhuǎn)得相當(dāng)快時，阻力F不足以提供所需的向心力，水銀柱做離心運動而進入玻璃泡內(nèi)。3、制作“棉花”糖：內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細雪白，像一團團棉花。4、離心水泵水泵啟動后，由于葉片的旋轉(zhuǎn)，泵殼中的水被甩到出水管，導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸附近的氣壓比大氣壓小得多，所以進水管的水在大氣壓的作用下，推開底閥通過進水管進入泵殼里，照此周而復(fù)始。（七）離心運動的防止1、汽車轉(zhuǎn)彎時限速：在公路轉(zhuǎn)彎處，為什么車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度？提供車子的向心力由什么決定？公交車轉(zhuǎn)彎時，售票員或車上廣播會提醒乘客：“前面轉(zhuǎn)彎，請乘客站端扶好?！睘槭裁矗吭谒焦飞闲旭偟钠?，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運動而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。2、高速轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪等限速。3、鼓勵學(xué)生再舉例說明離心運動的應(yīng)用和防止。（八）課堂練習(xí)講解分析：3．物體m用線通過光滑的水平板上的小孔與砝碼M相連，并且正在做勻速圓周運動，如圖所示，如果減小M的質(zhì)量，則物體的軌道半徑r、角速度ω、線速度v的大小變化情況是：A．r不變，v變小、ω變小B．r增大，ω減小、v不變C．r減小，v不變、ω增大 D．r減小，ω不變、v變小答案：B4．如果汽車的質(zhì)量為m，水平彎道是一個半徑50m的圓弧，汽車與地面間的最大靜摩擦力為車重的倍，欲使汽車轉(zhuǎn)彎時不打滑，汽車在彎道處行駛的最大速度是多少？(g取10m/s2)答案：10m/s（九）課堂小結(jié)、擴展1、做圓周運動的物體，所受的合外力F突然消失或者不足于提供圓周運動的所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動稱作為離心運動；2、離心現(xiàn)象是一種常見的現(xiàn)象，要理解其產(chǎn)生的原因，并會用來解釋有關(guān)的問題；3、做圓周運動的物體，若所受的合外力F大于所需的向心力時，物體就會做越來越靠近圓心的“近心”運動，人造衛(wèi)星或飛船返回過程就有一階段是做“近心”運動。（十）課外作業(yè)：汽車沿半徑為R的圓跑道勻速行駛，設(shè)跑道的路面是水平的，路面作用于車的最大靜摩擦力是車重的倍，要使汽車不至于沖出圓跑道，車速最大不能超過多少？【解析】如果不考慮汽車行駛時所受的阻力，那么汽車在圓跑道勻速行駛時，輪胎所受的靜摩擦力F（方向指向圓心）提供向心力。車速越大，所需向心力也越大，則靜摩擦力F也越大，但本題中的向心力不可能超過路面作用于車的最大靜摩擦力Fm，車重的。設(shè)車速的最大值為vm，則：得：即：汽車沿半徑為R的圓跑道勻速行駛時的速率不能超過，不然會沖出圓跑道，因為這時最大靜摩擦力不足以提供汽車做圓周運動所需的向心力，汽車就脫離原來的圓跑道做離心運動了。十二