2024-2025學(xué)年高中物理第二章圓周運動第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)對本部分的要求是：能用牛頓其次定律分析勻速圓周運動的向心力，關(guān)注圓周運動的規(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)了牛頓運動定律及圓周運動的基本學(xué)問，并通過試驗演示及分析對勻速圓周運動的規(guī)律已經(jīng)駕馭。但對于向心力及向心加速度的理解任然須要提高相識和理解。對于生活中有關(guān)圓周運動的學(xué)問還缺乏較深的理解。三、教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)問與技能1.能定性分析火車外軌比內(nèi)軌高的緣由；2.能定量分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題；3.會在詳細(xì)問題中分析向心力的來源；4.會用牛頓其次定律解決生活中較簡潔的圓周運動問題；5.知道離心運動及其產(chǎn)生的條件，了解離心運動的應(yīng)用和防止。（二）過程與方法1.通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高分析和解決問題的實力；2.通過對離心現(xiàn)象的實例分析，提高綜合應(yīng)用學(xué)問解決問題的實力；（三）情感、看法與價值觀運用生活中的事例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)愛好和探究動機，樹立詳細(xì)問題詳細(xì)分析的科學(xué)觀念。四、教學(xué)重點1.駕馭處理圓周運動問題的一般步驟；2.知道離心運動及其產(chǎn)生的條件，了解離心運動的應(yīng)用和防止。五、教學(xué)難點火車輪緣與軌道的受力關(guān)系、離心運動。六、教學(xué)流程（一）學(xué)生上臺表演，復(fù)習(xí)回顧老師讓學(xué)生上臺彈唱自己作詞作曲的《聽我說圓周運動》【設(shè)計意圖】創(chuàng)建一種輕松的課堂氛圍，把物理學(xué)問融入歌曲里，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)愛好，拓寬了學(xué)生眼界。（二）回來生活，主動探究【環(huán)節(jié)一】火車轉(zhuǎn)彎問題1.提出問題，做好鋪墊老師：播放火車轉(zhuǎn)彎的視頻，同時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。【設(shè)計意圖】1.引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生對火車問題的探究欲望，為接下來對火車轉(zhuǎn)彎的探究做鋪墊。2.老師順勢提出今日探討的第一個問題火車的轉(zhuǎn)彎問題——水平面內(nèi)的圓周運動。2.立足物理學(xué)問，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，并提出下列問題：a.圓周運動平面是哪個？圓心、半徑在哪里？b.探討對象受到什么力？由誰供應(yīng)向心力？帶著問題，老師與學(xué)生一同分析：（1）內(nèi)外軌道一樣高時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，火車圓周運動的平面在水平面?！驹O(shè)計意圖】提出問題，引發(fā)學(xué)生思索與猜想。再進行演示，得出正確答案。這里實際是一個試驗探究的過程。老師在黑板板書，并與學(xué)生一起確定圓周平面、圓心、半徑；再進行受力分析、確定向心力來源：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，向心力還是原來的大小嗎？由誰來供應(yīng)？假如車速比正常狀況大又如何？車速過快將發(fā)生什么狀況？從兩個方面說明：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擠壓力作用；速度減小時相反；2.生活閱歷感受：速度增大，火車有往外跑的趨勢，対外軌產(chǎn)生擠壓，速度減小時則相反?！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)：向心力可以由一個力供應(yīng)，也可以由幾個力的合力供應(yīng)。在探討水平面內(nèi)的圓周運動的時候我們應(yīng)當(dāng)遵循以下三部曲：1.找圓周運動平面、圓心、半徑；2.分析力，找向心力來源；3.列方程?！驹O(shè)計意圖】本環(huán)節(jié)通過對火車轉(zhuǎn)彎問題的探究，使學(xué)生駕馭水平面內(nèi)的圓周運動的一般探討方法。在解決問題的過程中感受物理學(xué)的宏大和源于生活高于生活的美。【環(huán)節(jié)二】探究凹凸路面問題，并推廣到拱形橋、凹形橋問題老師講解并描述：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，假如進行志向化處理就如下圖一樣，類似于兩個圓弧組成。AAB車開得很快，我們擔(dān)憂車輪會爆胎。下面同學(xué)們思索一個問題，假如這輛車以不變的速度行駛，A、B兩點哪里更簡潔爆胎？為什么？學(xué)生溝通和探討：在B點更簡潔爆胎。老師與學(xué)生一起分析：假如在A點對汽車進行受力分析如下左圖所示，再依據(jù)圓周運動公式可得：學(xué)生思索與練習(xí)：在B點對汽車進行受力分析，如上右圖所示再依據(jù)圓周運動公式可得：老師：果真跟你們所想的一樣，車輪在B點爆胎。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豎直平面內(nèi)的圓周運動，例如探討拱形橋、凹形橋問題等等。提問：在探討凹凸路面的時候汽車是否做勻速圓周運動？向心力公式是否仍舊適用呢？學(xué)生：不是勻速圓周運動，但是向心力公式仍舊適用，因為探討的只是一個瞬間。老師：是的，向心力公式仍舊適用，當(dāng)時在推導(dǎo)向心力公式的時候就已經(jīng)知道它具有瞬時性。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)的圓周運動和豎直面內(nèi)的圓周運動，并分別得到了探討的方法，接下來同學(xué)們能不能總結(jié)一下探討圓周運動的一般方法。總結(jié)：處理圓周運動問題的一般步驟：（1）明確探討對象，找出圓周運動平面，確定圓心和半徑；（2）進行受力分析，畫出受力分析圖;

（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)合勻速圓周運動的特點列方程求解。【設(shè)計意圖】本環(huán)節(jié)通過對凹凸路面問題的探究，使學(xué)生駕馭豎直平面內(nèi)的圓周運動的一般探討方法，并通過感受建立模型的過程，使學(xué)生明白模型的重要意義。此外，通過對圓周運動一般探討方法的總結(jié)，使學(xué)生的總結(jié)方法的實力得到進一步提升。【環(huán)節(jié)三】探究離心運動1.離心運動老師多媒體展示圖片并板書：老師：以我們最熟識的物塊隨圓盤轉(zhuǎn)動為例。提問：物塊做圓周運動時受什么力作用？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。但是靜摩擦力不會無限增大。當(dāng)它達(dá)到最大靜摩擦力時，物塊就會發(fā)生滑動。板書并說明供應(yīng)量與需求量關(guān)系如何確定物塊做離心運動?？偨Y(jié)：做勻速圓周運動的物體，在所受合力突然消逝，或者不足以供應(yīng)圓周運動所需的向心力的狀況下，就做漸漸遠(yuǎn)離圓心的運動。這種運動叫做離心運動。老師舉生活實例進行類比：飯?zhí)么蝻?，需求量大，供?yīng)不足，轉(zhuǎn)身離開?！驹O(shè)計意圖】培育學(xué)生定性與定量分析的實力，并通過好玩的生活實例進行類比，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生更簡潔理解離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件。拓展：借助公共汽車轉(zhuǎn)彎時人的感受說明離心力，并強調(diào)中學(xué)時不談離心力，從而引出物體做離心運動的根本緣由是“慣性”?！驹O(shè)計意圖】通過對離心現(xiàn)象的探討，使學(xué)生對離心運動的相識更清楚，進一步開闊學(xué)生的思維和視野。2.離心運動的應(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，例如脫水機工作過程（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)汽車做離心運動的視頻，并讓學(xué)生說明現(xiàn)象。借用《流浪地球》很火的一句話造句，展示PPT：【環(huán)節(jié)四】：向心運動做勻速圓周運動的物體，在所受合力突然增大，大于供應(yīng)圓周運動所需的向心力的狀況下，就做漸漸靠近圓心的運動。提問和畫圖：高空軌道衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)，如何使衛(wèi)星回到地面。學(xué)生：引力肯定時，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，物體做向心運動。假如供應(yīng)量小于需求量，物體做離心運動。比如我去一家公司應(yīng)