《圓周運動的實例分析》教案設計

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1、教學設計 高一年級物理《圓周運動的實例分析》 高一年級物理《圓周運動的實例分析》教學設計 一、教材依據(jù) 本節(jié)課是滬科版高中物理必修2 第二章《研究圓周運動》的第 3 節(jié)《圓周運動的實 例分析》 。 二、設計思路 （一） 、 指導思想 ①突出科學的探究性和物理學科的趣味性； ②體現(xiàn)了以學生為主體的學習觀念；注重了循序漸進性原則和學生的認知規(guī)律，使學 生從感性認識自然過渡到理性認識。 （ 二 ） 、設計理念 本節(jié)對學生來說是比較感興趣的，要使學生順利掌握本節(jié)內容。引導學生在日常 生活經驗的基礎上通過觀察和主動探究和歸納，就成為教學中必須解決的關鍵問題。所 以在本節(jié)課的設計

2、中，結合新課改的要求，利用“ 六步教學法” ： 教師主導——提出問 題；學生探求——發(fā)現(xiàn)問題；主體互動——研究問題；課堂整理——解決問題；課堂練 習——鞏固提高；反思小結——信息反饋 ，為學生準備了導學提綱，重視創(chuàng)設問題的情 境和指導學生探究實驗，引導學生分析實驗現(xiàn)象，歸納總結出實驗結論。 （三）教材分析 本節(jié)是《研究圓周運動》這一章的核心，它既是圓周運的向心力與向心加速度的具體應用，也 是牛頓運動定律在曲線運動中的升華，它也將為學習后續(xù)的萬有引定律應用、帶電粒子在磁場中運 動等內容作知識與方法上的準備。 本節(jié)通過對自行車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運動規(guī)律分析和解決物

3、理問題的方 法。在本節(jié)教學內容中，圓周運動與人們日常生活、生產技術有著密切的聯(lián)系，本節(jié)教材從生活場 景走向物理學習，又從物理學習走向社會應用，體現(xiàn)了物理與生活、社會的密切聯(lián)系。 （四）學情分析 本人任教的學生基礎較好、動手能力較強，對物理學科特別是緊密聯(lián)系生活的內容特感興趣。 而且學生已經學完向心力和向心加速度理論知識， 將會在極大的好奇心中學習本節(jié)內容， 只是缺乏對 實際圓周運動的深度分析，還沒有能將其上升至理論高度。 三、教學目標 （一）知識與技能 通過對自行車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運動規(guī)律分析和解決物理問題的方法。 （二）過程與方法 將生活實例轉換為物

4、理模型進行分析研究。 （三）情感態(tài)度與價值觀 1、通過探究性物理學習活動，使學生獲得成功的愉悅，培養(yǎng)學生對參與物理學習活 動的興趣，提高學習的自信心。 2、通過對日常生活、生產中圓周運動現(xiàn)象的解釋，敢于堅持真理、勇于應用科學知 識探究生活中的物理學問題。 （四）現(xiàn)代教學手段 多媒體應用學生導學提綱 四、教學重點 結合圓周運動實例理解向心力不是一種特殊的力，同時學會分析實際的向心力來源，能用向心 力公式解決有關圓周運動的實際問題，其中包括分析自行車拐彎、汽車拐彎、火車拐彎等問題。 五、教學難點 理解做圓周運動的物體受到的向心力是一效果力，進而從受力分析角度尋求向心力的來源；

5、圓 周運動臨界問題中臨界條件的確定，以及圓周運動向心力供需關系匹配問題。 六、教學準備 1 .教師準備：通過百度及其它網(wǎng)絡搜索相關圖片、視頻、課件等，并對其進行選擇、整理，制作成 PPT課件、資源庫（專題文件夾）等用于課堂教學。 2 .學生課前準備： 1）、預習本節(jié)物理導學提綱，初步學會應用向心力知識分析圓周運動實例； 2）、學習小組分工準備與專題有關圓周運動小實驗、網(wǎng)絡搜索圓周運動相關圖片與視頻； 七、教學過程： 教學過程 教師活動 學生活動 教學意圖 新課引入 在這節(jié)課的開始我們先做一 個簡單的小實驗。我將細線栓著小 小球為什 【走進生

6、球讓它做圓錐擺運動，并讓學生觀 學生仔細觀察，分 么做圓錐擺運 活，發(fā)現(xiàn) 動，向心力是 物理】 察現(xiàn)象。再次讓小球做圓錐擺運動 析討論，得出結論。 誰提供的？激 時，突然剪斷細線，觀察現(xiàn)象。 發(fā)了學生的探 新課教學 此時設問“向心力是誰提供 的？”從而引入新課。 請1位同學在黑板上分別畫這 2幅圖中力的示意圖，其他同學在 練習本上完成。教師巡視。 請學生觀察畫在這2幅圖中的 受力分析示意圖，繼而總結向心力 的來源。 提問： 1、自行車轉彎問題 根據(jù)右圖可以看出自行車在 通過彎道（圓周的一部分）時都是向內 傾斜，這樣做的目的是什么？其向心 力的

7、來源是什么？自行車轉彎時傾斜 的角度與哪些因素有關？（ 試推導一 下） 活動1:觀察與作圖 你能畫出圖中的 自行車與人整體和汽 車受力示意圖嗎？ 究心理 2、汽車轉彎問題 觀察右圖b,分析汽車在水平路面 轉彎時是怎樣獲得向心力的？圖b中f 是指路面對汽車的摩擦力， 汽車以多大 的速率轉彎時，才不致于發(fā)生側向滑 動？ 教師輔助性的指導學生正確 的處理問題。 k「府 闈二一自 若至春水隼昭面烤電？ 結合生活 實例往往容易 使學生理解和 正確畫出受力分析 幅圖中的情況 圖，相互討論，找出向 有一定的代表 心力的來源。 學生展小1 :自行車 性，符合學生

8、 轉彎時需要的向心力由自 的認知規(guī)律。 行車與人重力和地面對它 的作用力的合力提供， 2 Vr mg tanm—即： r 接受。上面兩 2 v tan 一 rg 學生展示2:汽車在水 平路面轉彎時獲得向心力 的來源是路面對汽車的摩 擦力。 2 v umg m — r v , ugr 學生

9、相互合作完成。 兩幅圖中 獲得自行車轉 彎時傾斜的角 度與哪些因素 有關，汽車水 平路面以多大 的速率轉彎 時，才不致于 發(fā)生側向滑 動。 合作與交流： (1)水平轉盤上放一小木塊，轉速為 60rad/ min時，木塊離軸8cm恰好與 轉盤無相對滑動，當轉速增加到120 rad/min時，為使小木塊剛好與轉盤保 持相對靜止，那么木塊應放在離軸多 遠的地方？(注：這種情況類似汽車在 水平面上轉彎) ? ?????? (2)下圖展示的是汽車比賽中汽車在 通過彎道時的情景，觀察圖中賽場有什 么特點？試分析賽車轉彎時是怎樣獲 得向心力的？其向心力大小如何確

10、 上面兩個 實例的學習， 進一步鞏固與 拓展。充分讓 學生掌握所學 的知識。 提出問題 作出猜想 探究與討 論 ［視屏課件］模擬在平直軌道上勻速行 駛的火車。提出問題： 1、火車受幾個力作用？ 2、這幾個力的關系如何？ ［過渡］那火車轉彎時情況會有何不同 呢？ ［視屏課件和 PPT課件］模擬平彎軌 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，結合運動情況分 析各力的關系。 火車轉彎是一段圓周運動， 圓周軌道為 彎道所在的水平軌道平面；

11、向心力是誰 提供的？ 傾聽學生的回答，點評、總結。 總結：轉彎時需要提供向心力，而平直 路前行不需要。 受力分析得：需增加一個向心力（效果 力），由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互 相擠壓而產生的彈力提供。 提出問題：擠壓的后果會怎樣？ 教師活動：設疑引申：那么應該如何解 決這一實際問題？結合學過的知識加 以討論，提出可行的解決方案， 并畫出 受力圖，加以定性說明。 1、觀察火車運動情況。 2、畫出受力示意圖，結合 運動情況分析各力的關 結合所學知識討論分析。 學生討論：由于火車質量、 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

12、是 鐵軌容易損壞，軌緣也容 易損壞。 聽取學生的匯報，點評。投影學生 的受力圖，進行定性分析：如下圖所示 mg 火車受的重力和支持力的合力提供向 心力，對內外軌都無擠壓， 這樣就達到 了保護鐵軌的目的。 強調說明：向心力是水平的. 討論: 學生活動：發(fā)揮自己的想 象能力，結合知識點設計 方案。結合受力圖發(fā)表自 己的見解。 層層引 導，步步深入， 學生從自己的 求知愿望出發(fā) 提出了探究課 題，必能激發(fā) 學生的探究熱 情。 從生活的 實際出發(fā)，簡 單易行，既可 激發(fā)興趣又可 培養(yǎng)學生探究 知識的欲望和 學習興趣，提 高在生活中的 應用物理的意 識。 培養(yǎng)學生 敢于猜想的

13、精 神，激發(fā)學生 的自信心。 分析論證 (1)當v=v 0時)F合 F向, 恰好滿足 F ^=mvo2/r , vo=,內外? 兩側車輪輪緣都無壓力。 (2)當v>V0時，F(xiàn)合F向，夕卜 軌道對外側車輪輪緣后壓力。 (3)當v

14、流：有一列質量為100t的火車, 速率勻速通過一個內外軌一樣高的彎道， 400m (1)試計算鐵軌受到的側壓力？ (2)由于側壓力對鐵軌有很大的損壞 作用，若要使火車以此速率通過彎道， 且使鐵軌受到的側壓力為零，我們可以 適當傾斜路基，(如上圖)所示，若車 軌間距為1435mm那么內外軌的高度 差該是多大？ 例題應用： 讓學生閱讀課本例題。 鞏固練習： 凱 學生分組討論，得出結論； 接著完成導學提綱上的結 論填空。 以 軌 讓學生拓展思維，進 一步理解火車拐彎處的內 低外高的特點。 學生自主完成。 充分發(fā)揮 學生把理論與 實踐相結合， 科學性地解決 問題，從中體 驗保護

15、鐵軌的 目的。 訓練學生 的探究問題的 能力，培養(yǎng)學 生的合作意 識。 激發(fā)學生 對科學家的崇 敬和熱愛之 情。 【回歸社 會，應用 物理】 圓周運動在生活、生產技術中實 例很廣。 特別在卜麻」或下雪的路面時， 我們騎著自行車（摩托車）拐彎應 該注意什么；汽布拐彎時，作為駕 駛員應該注意什么；火車軌道（210 國道）拐彎處設計成內低外高，這 又為什么呢。 活動：相互討論，分組 回答。 通過學生 的參與探究， 探究合作狀取 了對生活中圓 周運動的實例 的新認識，領 略到將理論應 用于實際解決 問題而帶來的 成功樂趣。 課堂練習 導學提綱顯示鞏固

16、提高 反思小結 通過本課的學習，你有什么收獲？我們運用了哪些方法？你還有什么問題？ 布置作業(yè) 1 .完成教材課后作業(yè)。 2 .親自實踐騎自行車談談拐彎時 的學問，寫一篇微型論文。 充分體現(xiàn)了 “從生活走向物理，從物 理走向社會”的理念。對學生養(yǎng)成關注日 常生活中的物理現(xiàn)象的習慣和形成學以 致用的責任意識方面都起到潛移默化的 作用。 板書設計 圓周運動的實例分析 一、自行車拐彎問題：三、火車拐彎問題： 二、汽車拐彎問題： 八、教學反思 通過師生互動，強化觀察和實驗，讓學生切實感受到物體做圓周運動的動力學原因 教師課堂中大膽地放手讓學生進行自主學習，討論交流，分

17、析拓展，真正體現(xiàn)以學生為 主體、生活即課程的理念，并且通過討論與辨析使學生理解方法，學會應用。課堂上的 預習交流與展示階段，我們采取對學與群學的學習方式，每一個學生的思維都積極地投 入，相互補充、質疑，通過討論與組內、全班展示，每個人都展示了自己。除了知識、 技能的熟練和提高，更重要的是滿足了學生強烈的表現(xiàn)欲，能力目標與情感目標在展示 中、交流中悄然實現(xiàn)。 高一年級物理《圓周運動的實例分析》導學提綱 【學習目標】 一、知識與能力： 1 .進一步掌握向心力、向心加速度的有關知識，理解向心力、向心加速度的概念。 2 .熟練應用向心力、向心加速度的有關公式分析和計算有關問題。 二、過程與

18、方法： 將生活實例轉換為物理模型進行分析研究。 三、情感態(tài)度與價值觀： 通過對日常生活、生產中圓周運動現(xiàn)象的解釋，敢于堅持真理、勇于應用科學知識 探究生活中的物理學問題。 【學習重點】 分析具體問題中向心力的來源。 學學習難點】 應用向心力、向心加速度的有關公式分析和計算有關問題。 【學習過程】 第一部分 自主學習（獨立完成下列問題） 【情景設疑］：1自行車轉彎問題 根據(jù)右圖可以看出自行車在通過彎道（圓周的一部分）時都是向內傾斜，這樣 做的目的是什么？其向心力的來源是什么？自行車轉彎時傾斜的角度與哪些 因素有關？（試推導一下） 【情景設疑】：2汽車轉彎問題 （1）

19、觀察圖2-26 a ,分析汽車在水平路面轉彎時是怎樣獲得向心力的？圖 的摩擦力，汽車以多大的速率轉彎時，才不致于發(fā)生側向滑動？ b中f是指路面對汽車 0 2-26抑車在水平路面轉電 （2）右下圖展示的是汽車比賽中汽車在通過彎道時的情景, 轉彎時是怎樣獲得向心力的？其向心力大小如何確定？ 觀察圖中賽場有什么特點？試分析賽車 合作與交流：水平轉盤上放一小木塊，轉速為 60rad/min時，木塊離軸8cm恰好與轉盤無相對滑動, 當轉速增加到120rad/min時，為使小木塊剛好與轉盤保持相對靜止，那么木塊應放在離軸多遠的地 方？（注：這種情況類似汽車在水平面上轉彎） 第二部分

20、合作探究火車轉彎問題 1、提出問題：火車轉彎是一段圓周運動，圓周軌道為彎道所在的水平軌道平面；向心力是誰提供 的？ 受力分析，確定向心力（向心力由鐵軌和車輪輪緣的相互擠壓作用產生的 提供）。 2、發(fā)現(xiàn)問題：如果兩條鐵軌在一個水平面內的話，向心力由鐵軌和車輪輪緣的相互擠壓作用產生 的彈力提供，由于火車質量大，速度快，由公式 F ^=mv2/r,向心力很大，對火車和鐵軌損害很大。 如何解決這個問題呢？（聯(lián)系自行車通過彎道的情況考慮） 3、研究問題: 實際在修筑鐵路轉彎處時，要根據(jù)轉彎處的半徑r和規(guī)定的行駛速度 內外軌的高度差，外軌要比內軌略微高一點，形成一個斜面，

21、火車受的重力和支持力的 合力提供向心力，對內外軌都無擠壓，這樣就達到了保護鐵軌的目的。如右圖所示， 設內外軌間的距離為 L,內外軌的高度差為 h,對其進行受力分析可知： 向心力的方向是。大小是F『。 (必須注意，雖然內外軌有一定的高度差，但火車仍在水平面內做圓周運動) 4、解決問題： (1)當v=vo時，F(xiàn)合 F向，恰好滿足 F ^=mvo2/r ,求得vo=,內外軌道對火車 兩側車輪輪緣都無壓力。 (2)當v>vo時，F(xiàn)合 F向，外軌道對外側車輪輪緣有壓力。 (3)當v

22、勻速通過一個內外軌一樣高的彎道，軌道 半徑400nl (1)試計算鐵軌受到的側壓力？ (2)由于側壓力對鐵軌有很大的損壞作用， 若要使火車以此速率通過彎道， 且使鐵軌受到的側壓力 為零，我們可以適當傾斜路基， (如右上圖)所示，若車軌間距為 1435mm那么內外軌的高度差該 是多大？ 5、鞏固提高 1 .在水平廣場上轉彎的汽車，向心力由() A.重力和支持力的合力提供B.重力、支持力和牽引力的合力提供 C .摩擦力提供D .牽引力提供 2 .飛機在沿水平方向勻速飛行時，飛機受到的重力與總是垂直于機翼向上的升力為平衡力，當飛機 沿水平面做勻速圓周運動時，機翼與水平面成a角傾斜，如

23、圖所示，這“'????1 時關于飛機受力的說法正確的是()一/jf A.飛機受到重力、升力，合力為零 B.飛機受到重力、升力和向心力，合力為零 C.飛機受到重力、升力，合力不為零 D.飛機受到重力、升力和向心力，合力不為零 3 .汽車在彎道上轉彎時，乘客知道汽車的速率為v,乘客又發(fā)現(xiàn)車廂內懸掛小球的細線橫向偏離 豎直方向的角度為e ,由此該乘客就估算出了彎道的半徑。試問乘客估算的依據(jù)和結果。(畫圖) e,半徑為r,則汽車完全不靠摩擦力轉彎 （第4題） 4 .如圖所示，汽車在傾斜的彎道上拐彎，彎道的傾角為 的速率是多少。 6、信息反饋： 通過本課的學習，你有什么收獲？我們運用了哪些方法？你還有什么問題?