2024-2025學(xué)年高中物理第二章圓周運(yùn)動(dòng)第2節(jié)向心力教案2粵教版必修2

PAGE11-第2節(jié)向心力教學(xué)任務(wù)分析課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本部分的要求是：能用牛頓其次定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，關(guān)注圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系。二、學(xué)生學(xué)情分析學(xué)生在此之前學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律及圓周運(yùn)動(dòng)的基本學(xué)問(wèn)，并通過(guò)試驗(yàn)演示及分析對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律已經(jīng)駕馭。但對(duì)于向心力及向心加速度的理解任然須要提高相識(shí)和理解。對(duì)于生活中有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問(wèn)還缺乏較深的理解。三、教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)問(wèn)與技能1.能定性分析火車外軌比內(nèi)軌高的緣由；2.能定量分析汽車過(guò)拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)的壓力問(wèn)題；3.會(huì)在詳細(xì)問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源；4.會(huì)用牛頓其次定律解決生活中較簡(jiǎn)潔的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；5.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止。（二）過(guò)程與方法1.通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高分析和解決問(wèn)題的實(shí)力；2.通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高綜合應(yīng)用學(xué)問(wèn)解決問(wèn)題的實(shí)力；（三）情感、看法與價(jià)值觀運(yùn)用生活中的事例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)愛(ài)好和探究動(dòng)機(jī)，樹(shù)立詳細(xì)問(wèn)題詳細(xì)分析的科學(xué)觀念。四、教學(xué)重點(diǎn)1.駕馭處理圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟；2.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止。五、教學(xué)難點(diǎn)火車輪緣與軌道的受力關(guān)系、離心運(yùn)動(dòng)。六、教學(xué)流程（一）學(xué)生上臺(tái)表演，復(fù)習(xí)回顧老師讓學(xué)生上臺(tái)彈唱自己作詞作曲的《聽(tīng)我說(shuō)圓周運(yùn)動(dòng)》【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)建一種輕松的課堂氛圍，把物理學(xué)問(wèn)融入歌曲里，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)愛(ài)好，拓寬了學(xué)生眼界。（二）回來(lái)生活，主動(dòng)探究【環(huán)節(jié)一】火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題1.提出問(wèn)題，做好鋪墊老師：播放火車轉(zhuǎn)彎的視頻，同時(shí)展示火車車輪與軌道的構(gòu)造，介紹火車內(nèi)輪、外輪、內(nèi)軌、外軌?！驹O(shè)計(jì)意圖】1.引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生對(duì)火車問(wèn)題的探究欲望，為接下來(lái)對(duì)火車轉(zhuǎn)彎的探究做鋪墊。2.老師順勢(shì)提出今日探討的第一個(gè)問(wèn)題火車的轉(zhuǎn)彎問(wèn)題——水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。2.立足物理學(xué)問(wèn)，深化探究老師用多媒體展示火車內(nèi)外軌道一樣高和外軌略高于內(nèi)軌時(shí)，并提出下列問(wèn)題：a.圓周運(yùn)動(dòng)平面是哪個(gè)？圓心、半徑在哪里？b.探討對(duì)象受到什么力？由誰(shuí)供應(yīng)向心力？帶著問(wèn)題，老師與學(xué)生一同分析：（1）內(nèi)外軌道一樣高時(shí)由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌。（2）外軌略高于內(nèi)軌時(shí)老師借助課本和黑板擦做演示，將課本當(dāng)做斜坡、黑板擦為火車。拋出問(wèn)題：圓心在哪里？部分學(xué)生認(rèn)為圓心在斜坡底端，部分學(xué)生認(rèn)為圓心在水平面上。老師演示圓心在斜坡底端的狀況，發(fā)覺(jué)假如是這種狀況，火車轉(zhuǎn)到地下了，因此圓心不行能在斜坡的底端，而是在與重心等高的位置。揭示正確答案，火車圓周運(yùn)動(dòng)的平面在水平面?！驹O(shè)計(jì)意圖】提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思索與猜想。再進(jìn)行演示，得出正確答案。這里實(shí)際是一個(gè)試驗(yàn)探究的過(guò)程。老師在黑板板書(shū)，并與學(xué)生一起確定圓周平面、圓心、半徑；再進(jìn)行受力分析、確定向心力來(lái)源：重力G與支持力FN的合力F是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力；最終列方程求解。老師用多媒體出示：假如火車的車速比正常狀況下，向心力還是原來(lái)的大小嗎？由誰(shuí)來(lái)供應(yīng)？假如車速比正常狀況大又如何？車速過(guò)快將發(fā)生什么狀況？從兩個(gè)方面說(shuō)明：1.需求量與供應(yīng)量的平衡，即速度增大，向心力需求量增大，只靠重力G與支持力FN的合力F供應(yīng)向心力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，所以外軌給輪緣一個(gè)擠壓力作用；速度減小時(shí)相反；2.生活閱歷感受：速度增大，火車有往外跑的趨勢(shì)，対外軌產(chǎn)生擠壓，速度減小時(shí)則相反?！揪毩?xí)】在水平鐵路轉(zhuǎn)彎處，往往使外軌略高于內(nèi)軌，這是為()A．減輕火車輪子擠壓外軌B．減輕火車輪子擠壓內(nèi)軌C．使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力供應(yīng)轉(zhuǎn)彎所需向心力D．限制火車向外脫軌老師帶領(lǐng)學(xué)生簡(jiǎn)潔回顧汽車轉(zhuǎn)彎的狀況，并向?qū)W生展示飛車雜技！老師總結(jié)：向心力可以由一個(gè)力供應(yīng)，也可以由幾個(gè)力的合力供應(yīng)。在探討水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候我們應(yīng)當(dāng)遵循以下三部曲：1.找圓周運(yùn)動(dòng)平面、圓心、半徑；2.分析力，找向心力來(lái)源；3.列方程。【設(shè)計(jì)意圖】本環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題的探究，使學(xué)生駕馭水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的一般探討方法。在解決問(wèn)題的過(guò)程中感受物理學(xué)的宏大和源于生活高于生活的美?！经h(huán)節(jié)二】探究凹凸路面問(wèn)題，并推廣到拱形橋、凹形橋問(wèn)題老師講解并描述：去年我去了陜西，我記得從延安到西安的路上，有一段路路面凹凸不平，假如進(jìn)行志向化處理就如下圖一樣，類似于兩個(gè)圓弧組成。AAB車開(kāi)得很快，我們擔(dān)憂車輪會(huì)爆胎。下面同學(xué)們思索一個(gè)問(wèn)題，假如這輛車以不變的速度行駛，A、B兩點(diǎn)哪里更簡(jiǎn)潔爆胎？為什么？學(xué)生溝通和探討：在B點(diǎn)更簡(jiǎn)潔爆胎。老師與學(xué)生一起分析：假如在A點(diǎn)對(duì)汽車進(jìn)行受力分析如下左圖所示，再依據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)公式可得：學(xué)生思索與練習(xí)：在B點(diǎn)對(duì)汽車進(jìn)行受力分析，如上右圖所示再依據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)公式可得：老師：果真跟你們所想的一樣，車輪在B點(diǎn)爆胎。假如把這樣的凹凸路面志向化，就可以把剛才探討凹凸路面的方法推廣到探討整個(gè)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，例如探討拱形橋、凹形橋問(wèn)題等等。提問(wèn)：在探討凹凸路面的時(shí)候汽車是否做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？向心力公式是否仍舊適用呢？學(xué)生：不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但是向心力公式仍舊適用，因?yàn)樘接懙闹皇且粋€(gè)瞬間。老師：是的，向心力公式仍舊適用，當(dāng)時(shí)在推導(dǎo)向心力公式的時(shí)候就已經(jīng)知道它具有瞬時(shí)性。老師：這節(jié)課到現(xiàn)在為止，我們已經(jīng)探究了探討水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)和豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，并分別得到了探討的方法，接下來(lái)同學(xué)們能不能總結(jié)一下探討圓周運(yùn)動(dòng)的一般方法?？偨Y(jié)：處理圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟：（1）明確探討對(duì)象，找出圓周運(yùn)動(dòng)平面，確定圓心和半徑；（2）進(jìn)行受力分析，畫(huà)出受力分析圖;

（3）求出在半徑方向的合力，即向心力；（4）用牛頓其次定律結(jié)合勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)列方程求解?！驹O(shè)計(jì)意圖】本環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)凹凸路面問(wèn)題的探究，使學(xué)生駕馭豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的一般探討方法，并通過(guò)感受建立模型的過(guò)程，使學(xué)生明白模型的重要意義。此外，通過(guò)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)一般探討方法的總結(jié)，使學(xué)生的總結(jié)方法的實(shí)力得到進(jìn)一步提升?！经h(huán)節(jié)三】探究離心運(yùn)動(dòng)1.離心運(yùn)動(dòng)老師多媒體展示圖片并板書(shū)：老師：以我們最熟識(shí)的物塊隨圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)為例。提問(wèn)：物塊做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受什么力作用？什么力供應(yīng)向心力/學(xué)生：物塊受重力、支持力和靜摩擦力作用。靜摩擦力供應(yīng)向心力。老師：隨著角速度的增加，依據(jù)可知，靜摩擦力增大。但是靜摩擦力不會(huì)無(wú)限增大。當(dāng)它達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，物塊就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。板書(shū)并說(shuō)明供應(yīng)量與需求量關(guān)系如何確定物塊做離心運(yùn)動(dòng)?？偨Y(jié)：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消逝，或者不足以供應(yīng)圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的狀況下，就做漸漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。老師舉生活實(shí)例進(jìn)行類比：飯?zhí)么蝻?，需求量大，供?yīng)不足，轉(zhuǎn)身離開(kāi)?！驹O(shè)計(jì)意圖】培育學(xué)生定性與定量分析的實(shí)力，并通過(guò)好玩的生活實(shí)例進(jìn)行類比，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生更簡(jiǎn)潔理解離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件。拓展：借助公共汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)人的感受說(shuō)明離心力，并強(qiáng)調(diào)中學(xué)時(shí)不談離心力，從而引出物體做離心運(yùn)動(dòng)的根本緣由是“慣性”?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的探討，使學(xué)生對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的相識(shí)更清楚，進(jìn)一步開(kāi)闊學(xué)生的思維和視野。2.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止老師用多媒體向?qū)W生展示日常生活中的各種離心現(xiàn)象，例如脫水機(jī)工作過(guò)程（水滴附著力不足以供應(yīng)向心力）、制作棉花糖等等。老師播放珠海賽車節(jié)汽車做離心運(yùn)動(dòng)的視頻，并讓學(xué)生說(shuō)明現(xiàn)象。借用《流浪地球》很火的一句話造句，展示PPT：【環(huán)節(jié)四】：向心運(yùn)動(dòng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然增大，大于供應(yīng)圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的狀況下，就做漸漸靠近圓心的運(yùn)動(dòng)。提問(wèn)和畫(huà)圖：高空軌道衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，如何使衛(wèi)星回到地面。學(xué)生：引力肯定時(shí)，減小需求量，即減小速度，衛(wèi)星就能回到地面。老師：是的。事實(shí)上不是供應(yīng)在改變，而是需求量改變?？偨Y(jié)：假如供應(yīng)量與需求量相等，一切都剛剛好。假如供應(yīng)量大于需求量，物體做向心運(yùn)動(dòng)。假如供應(yīng)量小于需求量，物體做離心運(yùn)動(dòng)。比如我去一家公司應(yīng)