《圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》教案設(shè)計(jì)

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1、教學(xué)設(shè)計(jì) 高一年級物理《圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》 高一年級物理《圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》教學(xué)設(shè)計(jì) 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(yùn)動》的第 3 節(jié)《圓周運(yùn)動的實(shí) 例分析》 。 二、設(shè)計(jì)思路 （一） 、 指導(dǎo)思想 ①突出科學(xué)的探究性和物理學(xué)科的趣味性； ②體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)觀念；注重了循序漸進(jìn)性原則和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使學(xué) 生從感性認(rèn)識自然過渡到理性認(rèn)識。 （ 二 ） 、設(shè)計(jì)理念 本節(jié)對學(xué)生來說是比較感興趣的，要使學(xué)生順利掌握本節(jié)內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生在日常 生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過觀察和主動探究和歸納，就成為教學(xué)中必須解決的關(guān)鍵問題。所 以在本節(jié)課的設(shè)計(jì)

2、中，結(jié)合新課改的要求，利用“ 六步教學(xué)法” ： 教師主導(dǎo)——提出問 題；學(xué)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(xí)——鞏固提高；反思小結(jié)——信息反饋 ，為學(xué)生準(zhǔn)備了導(dǎo)學(xué)提綱，重視創(chuàng)設(shè)問題的情 境和指導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 （三）教材分析 本節(jié)是《研究圓周運(yùn)動》這一章的核心，它既是圓周運(yùn)的向心力與向心加速度的具體應(yīng)用，也 是牛頓運(yùn)動定律在曲線運(yùn)動中的升華，它也將為學(xué)習(xí)后續(xù)的萬有引定律應(yīng)用、帶電粒子在磁場中運(yùn) 動等內(nèi)容作知識與方法上的準(zhǔn)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(yùn)動規(guī)律分析和解決物

3、理問題的方 法。在本節(jié)教學(xué)內(nèi)容中，圓周運(yùn)動與人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)技術(shù)有著密切的聯(lián)系，本節(jié)教材從生活場 景走向物理學(xué)習(xí)，又從物理學(xué)習(xí)走向社會應(yīng)用，體現(xiàn)了物理與生活、社會的密切聯(lián)系。 （四）學(xué)情分析 本人任教的學(xué)生基礎(chǔ)較好、動手能力較強(qiáng)，對物理學(xué)科特別是緊密聯(lián)系生活的內(nèi)容特感興趣。 而且學(xué)生已經(jīng)學(xué)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(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容， 只是缺乏對 實(shí)際圓周運(yùn)動的深度分析，還沒有能將其上升至理論高度。 三、教學(xué)目標(biāo) （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(yùn)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(shí)例轉(zhuǎn)換為物

4、理模型進(jìn)行分析研究。 （三）情感態(tài)度與價值觀 1、通過探究性物理學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生獲得成功的愉悅，培養(yǎng)學(xué)生對參與物理學(xué)習(xí)活 動的興趣，提高學(xué)習(xí)的自信心。 2、通過對日常生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動現(xiàn)象的解釋，敢于堅(jiān)持真理、勇于應(yīng)用科學(xué)知 識探究生活中的物理學(xué)問題。 （四）現(xiàn)代教學(xué)手段 多媒體應(yīng)用學(xué)生導(dǎo)學(xué)提綱 四、教學(xué)重點(diǎn) 結(jié)合圓周運(yùn)動實(shí)例理解向心力不是一種特殊的力，同時學(xué)會分析實(shí)際的向心力來源，能用向心 力公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動的實(shí)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(xué)難點(diǎn) 理解做圓周運(yùn)動的物體受到的向心力是一效果力，進(jìn)而從受力分析角度尋求向心力的來源；

5、圓 周運(yùn)動臨界問題中臨界條件的確定，以及圓周運(yùn)動向心力供需關(guān)系匹配問題。 六、教學(xué)準(zhǔn)備 1 .教師準(zhǔn)備：通過百度及其它網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)圖片、視頻、課件等，并對其進(jìn)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(xué)。 2 .學(xué)生課前準(zhǔn)備： 1）、預(yù)習(xí)本節(jié)物理導(dǎo)學(xué)提綱，初步學(xué)會應(yīng)用向心力知識分析圓周運(yùn)動實(shí)例； 2）、學(xué)習(xí)小組分工準(zhǔn)備與專題有關(guān)圓周運(yùn)動小實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)搜索圓周運(yùn)動相關(guān)圖片與視頻； 七、教學(xué)過程： 教學(xué)過程 教師活動 學(xué)生活動 教學(xué)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(shí)驗(yàn)。我將細(xì)線栓著小 小球?yàn)槭? 【走進(jìn)生

6、球讓它做圓錐擺運(yùn)動，并讓學(xué)生觀 學(xué)生仔細(xì)觀察，分 么做圓錐擺運(yùn) 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(yùn)動 析討論，得出結(jié)論。 誰提供的？激 時，突然剪斷細(xì)線，觀察現(xiàn)象。 發(fā)了學(xué)生的探 新課教學(xué) 此時設(shè)問“向心力是誰提供 的？”從而引入新課。 請1位同學(xué)在黑板上分別畫這 2幅圖中力的示意圖，其他同學(xué)在 練習(xí)本上完成。教師巡視。 請學(xué)生觀察畫在這2幅圖中的 受力分析示意圖，繼而總結(jié)向心力 的來源。 提問： 1、自行車轉(zhuǎn)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(nèi) 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(zhuǎn)彎時傾斜 的角度與哪些因素有關(guān)？（ 試推導(dǎo)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(zhuǎn)彎問題 觀察右圖b,分析汽車在水平路面 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎時，才不致于發(fā)生側(cè)向滑 動？ 教師輔助性的指導(dǎo)學(xué)生正確 的處理問題。 k「府 闈二一自 若至春水隼昭面烤電？ 結(jié)合生活 實(shí)例往往容易 使學(xué)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(xué)生展小1 :自行車 性，符合學(xué)生

8、 轉(zhuǎn)彎時需要的向心力由自 的認(rèn)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(xué)生展示2:汽車在水 平路面轉(zhuǎn)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(xué)生

9、相互合作完成。 兩幅圖中 獲得自行車轉(zhuǎn) 彎時傾斜的角 度與哪些因素 有關(guān)，汽車水 平路面以多大 的速率轉(zhuǎn)彎 時，才不致于 發(fā)生側(cè)向滑 動。 合作與交流： (1)水平轉(zhuǎn)盤上放一小木塊，轉(zhuǎn)速為 60rad/ min時，木塊離軸8cm恰好與 轉(zhuǎn)盤無相對滑動，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到120 rad/min時，為使小木塊剛好與轉(zhuǎn)盤保 持相對靜止，那么木塊應(yīng)放在離軸多 遠(yuǎn)的地方？(注：這種情況類似汽車在 水平面上轉(zhuǎn)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(diǎn)？試分析賽車轉(zhuǎn)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(shí)例的學(xué)習(xí)， 進(jìn)一步鞏固與 拓展。充分讓 學(xué)生掌握所學(xué) 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(guān)系如何？ ［過渡］那火車轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎情形。 提出問題： 1.轉(zhuǎn)彎與直進(jìn)有何不同？ 2、畫出受力示意圖，結(jié)合運(yùn)動情況分 析各力的關(guān)系。 火車轉(zhuǎn)彎是一段圓周運(yùn)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(xué)生的回答，點(diǎn)評、總結(jié)。 總結(jié)：轉(zhuǎn)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(chǎn)生的彈力提供。 提出問題：擠壓的后果會怎樣？ 教師活動：設(shè)疑引申：那么應(yīng)該如何解 決這一實(shí)際問題？結(jié)合學(xué)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(yùn)動情況。 2、畫出受力示意圖，結(jié)合 運(yùn)動情況分析各力的關(guān) 結(jié)合所學(xué)知識討論分析。 學(xué)生討論：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(dǎo)致的后果

12、是 鐵軌容易損壞，軌緣也容 易損壞。 聽取學(xué)生的匯報(bào)，點(diǎn)評。投影學(xué)生 的受力圖，進(jìn)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(nèi)外軌都無擠壓， 這樣就達(dá)到 了保護(hù)鐵軌的目的。 強(qiáng)調(diào)說明：向心力是水平的. 討論: 學(xué)生活動：發(fā)揮自己的想 象能力，結(jié)合知識點(diǎn)設(shè)計(jì) 方案。結(jié)合受力圖發(fā)表自 己的見解。 層層引 導(dǎo)，步步深入， 學(xué)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(xué)生的探究熱 情。 從生活的 實(shí)際出發(fā)，簡 單易行，既可 激發(fā)興趣又可 培養(yǎng)學(xué)生探究 知識的欲望和 學(xué)習(xí)興趣，提 高在生活中的 應(yīng)用物理的意 識。 培養(yǎng)學(xué)生 敢于猜想的

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

14、流：有一列質(zhì)量為100t的火車, 速率勻速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道， 400m (1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力？ (2)由于側(cè)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(cè)壓力為零，我們可以 適當(dāng)傾斜路基，(如上圖)所示，若車 軌間距為1435mm那么內(nèi)外軌的高度 差該是多大？ 例題應(yīng)用： 讓學(xué)生閱讀課本例題。 鞏固練習(xí)： 凱 學(xué)生分組討論，得出結(jié)論； 接著完成導(dǎo)學(xué)提綱上的結(jié) 論填空。 以 軌 讓學(xué)生拓展思維，進(jìn) 一步理解火車拐彎處的內(nèi) 低外高的特點(diǎn)。 學(xué)生自主完成。 充分發(fā)揮 學(xué)生把理論與 實(shí)踐相結(jié)合， 科學(xué)性地解決 問題，從中體 驗(yàn)保護(hù)

15、鐵軌的 目的。 訓(xùn)練學(xué)生 的探究問題的 能力，培養(yǎng)學(xué) 生的合作意 識。 激發(fā)學(xué)生 對科學(xué)家的崇 敬和熱愛之 情。 【回歸社 會，應(yīng)用 物理】 圓周運(yùn)動在生活、生產(chǎn)技術(shù)中實(shí) 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(yīng) 該注意什么；汽布拐彎時，作為駕 駛員應(yīng)該注意什么；火車軌道（210 國道）拐彎處設(shè)計(jì)成內(nèi)低外高，這 又為什么呢。 活動：相互討論，分組 回答。 通過學(xué)生 的參與探究， 探究合作狀取 了對生活中圓 周運(yùn)動的實(shí)例 的新認(rèn)識，領(lǐng) 略到將理論應(yīng) 用于實(shí)際解決 問題而帶來的 成功樂趣。 課堂練習(xí) 導(dǎo)學(xué)提綱顯示鞏固

16、提高 反思小結(jié) 通過本課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲？我們運(yùn)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(shí)踐騎自行車談?wù)劰諒潟r 的學(xué)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(xué)生養(yǎng)成關(guān)注日 常生活中的物理現(xiàn)象的習(xí)慣和形成學(xué)以 致用的責(zé)任意識方面都起到潛移默化的 作用。 板書設(shè)計(jì) 圓周運(yùn)動的實(shí)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(xué)反思 通過師生互動，強(qiáng)化觀察和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生切實(shí)感受到物體做圓周運(yùn)動的動力學(xué)原因 教師課堂中大膽地放手讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，討論交流，分

17、析拓展，真正體現(xiàn)以學(xué)生為 主體、生活即課程的理念，并且通過討論與辨析使學(xué)生理解方法，學(xué)會應(yīng)用。課堂上的 預(yù)習(xí)交流與展示階段，我們采取對學(xué)與群學(xué)的學(xué)習(xí)方式，每一個學(xué)生的思維都積極地投 入，相互補(bǔ)充、質(zhì)疑，通過討論與組內(nèi)、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(xué)生強(qiáng)烈的表現(xiàn)欲，能力目標(biāo)與情感目標(biāo)在展示 中、交流中悄然實(shí)現(xiàn)。 高一年級物理《圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》導(dǎo)學(xué)提綱 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 一、知識與能力： 1 .進(jìn)一步掌握向心力、向心加速度的有關(guān)知識，理解向心力、向心加速度的概念。 2 .熟練應(yīng)用向心力、向心加速度的有關(guān)公式分析和計(jì)算有關(guān)問題。 二、過程與

18、方法： 將生活實(shí)例轉(zhuǎn)換為物理模型進(jìn)行分析研究。 三、情感態(tài)度與價值觀： 通過對日常生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動現(xiàn)象的解釋，敢于堅(jiān)持真理、勇于應(yīng)用科學(xué)知識 探究生活中的物理學(xué)問題。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 分析具體問題中向心力的來源。 學(xué)學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 應(yīng)用向心力、向心加速度的有關(guān)公式分析和計(jì)算有關(guān)問題。 【學(xué)習(xí)過程】 第一部分 自主學(xué)習(xí)（獨(dú)立完成下列問題） 【情景設(shè)疑］：1自行車轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)彎時傾斜的角度與哪些 因素有關(guān)？（試推導(dǎo)一下） 【情景設(shè)疑】：2汽車轉(zhuǎn)彎問題 （1）

19、觀察圖2-26 a ,分析汽車在水平路面轉(zhuǎn)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(zhuǎn)彎時，才不致于發(fā)生側(cè)向滑動？ b中f是指路面對汽車 0 2-26抑車在水平路面轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diǎn)？試分析賽車 合作與交流：水平轉(zhuǎn)盤上放一小木塊，轉(zhuǎn)速為 60rad/min時，木塊離軸8cm恰好與轉(zhuǎn)盤無相對滑動, 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到120rad/min時，為使小木塊剛好與轉(zhuǎn)盤保持相對靜止，那么木塊應(yīng)放在離軸多遠(yuǎn)的地 方？（注：這種情況類似汽車在水平面上轉(zhuǎn)彎） 第二部分

20、合作探究火車轉(zhuǎn)彎問題 1、提出問題：火車轉(zhuǎn)彎是一段圓周運(yùn)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(chǎn)生的 提供）。 2、發(fā)現(xiàn)問題：如果兩條鐵軌在一個水平面內(nèi)的話，向心力由鐵軌和車輪輪緣的相互擠壓作用產(chǎn)生 的彈力提供，由于火車質(zhì)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(shí)際在修筑鐵路轉(zhuǎn)彎處時，要根據(jù)轉(zhuǎn)彎處的半徑r和規(guī)定的行駛速度 內(nèi)外軌的高度差，外軌要比內(nèi)軌略微高一點(diǎn)，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(nèi)外軌都無擠壓，這樣就達(dá)到了保護(hù)鐵軌的目的。如右圖所示， 設(shè)內(nèi)外軌間的距離為 L,內(nèi)外軌的高度差為 h,對其進(jìn)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(nèi)外軌有一定的高度差，但火車仍在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動) 4、解決問題： (1)當(dāng)v=vo時，F(xiàn)合 F向，恰好滿足 F ^=mvo2/r ,求得vo=,內(nèi)外軌道對火車 兩側(cè)車輪輪緣都無壓力。 (2)當(dāng)v>vo時，F(xiàn)合 F向，外軌道對外側(cè)車輪輪緣有壓力。 (3)當(dāng)v

22、勻速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道 半徑400nl (1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力？ (2)由于側(cè)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(cè)壓力 為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基， (如右上圖)所示，若車軌間距為 1435mm那么內(nèi)外軌的高度差該 是多大？ 5、鞏固提高 1 .在水平廣場上轉(zhuǎn)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(jī)在沿水平方向勻速飛行時，飛機(jī)受到的重力與總是垂直于機(jī)翼向上的升力為平衡力，當(dāng)飛機(jī) 沿水平面做勻速圓周運(yùn)動時，機(jī)翼與水平面成a角傾斜，如

23、圖所示，這“'????1 時關(guān)于飛機(jī)受力的說法正確的是()一/jf A.飛機(jī)受到重力、升力，合力為零 B.飛機(jī)受到重力、升力和向心力，合力為零 C.飛機(jī)受到重力、升力，合力不為零 D.飛機(jī)受到重力、升力和向心力，合力不為零 3 .汽車在彎道上轉(zhuǎn)彎時，乘客知道汽車的速率為v,乘客又發(fā)現(xiàn)車廂內(nèi)懸掛小球的細(xì)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(jié)果。(畫圖) e,半徑為r,則汽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)，你有什么收獲？我們運(yùn)用了哪些方法？你還有什么問題?