生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)情分析生活中的圓周運(yùn)動(dòng)這節(jié)課是新課標(biāo)人教版物理必修二第五章曲線運(yùn)動(dòng)一章中的第七節(jié)，也是該章最后一節(jié)。本節(jié)課是我們?cè)趯W(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)、向心加速度、向心力以后的一節(jié)應(yīng)用課，通過(guò)研究圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律在生活中的具體應(yīng)用，能使我們深入理解圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，同時(shí)結(jié)合日常生活中的某些生活體驗(yàn)，加深物理知識(shí)在頭腦中的印象。教材中的內(nèi)容根據(jù)學(xué)生接受的難易程度,順序作了調(diào)整，按照具體的四個(gè)案例進(jìn)行教學(xué)，分別是汽車過(guò)拱形橋、汽車過(guò)凹形橋、航天器中的失重現(xiàn)象、火車轉(zhuǎn)彎。二、教學(xué)目標(biāo)：1、知識(shí)與技能（1）進(jìn)一步加深對(duì)向心力的認(rèn)識(shí)，會(huì)在實(shí)際問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源。（2）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生概括總結(jié)知識(shí)的能力。（3）了解航天器中的失重現(xiàn)象。2、過(guò)程與方法（1）學(xué)會(huì)分析圓周運(yùn)動(dòng)方法，會(huì)分析拱形橋、彎道等實(shí)際的例子，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力。（2）通過(guò)對(duì)幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的事例分析，掌握用牛頓第二定律分析向心力的方法。（3）能從日常生活中發(fā)現(xiàn)與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的知識(shí)，并能用所學(xué)知識(shí)去解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1） 通過(guò)向心力在具體問(wèn)題中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)。（2）體會(huì)圓周運(yùn)動(dòng)的奧妙，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、理解向心力是一種效果力。2、在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)具體實(shí)際問(wèn)題中向心力的來(lái)源及用牛頓第二定律分析向心力的方法。四、教學(xué)方法：講授法、問(wèn)題情境教學(xué)法、啟發(fā)教學(xué)法五、媒體準(zhǔn)備：電子白板、有關(guān)視頻六、知識(shí)結(jié)構(gòu)框架七、教學(xué)過(guò)程新課導(dǎo)入復(fù)習(xí)提問(wèn)師：請(qǐng)同學(xué)們回顧并敘述出對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)你已經(jīng)理解和掌握了哪些基本知識(shí)？生：我們已經(jīng)理解和掌握了可以用線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期等來(lái)描述做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)快慢。向心力是效果力，學(xué)會(huì)受力分析向心力來(lái)源。處理圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路：1、明確受力情況、找到向心力的來(lái)源2、找到圓周運(yùn)動(dòng)的圓平面，確定圓心找到半徑，利用向心力公式列方程求解圓周運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律：記憶口訣：勻速圓周并不勻，速度方向變不停，加速度，向圓心，速度平方比半徑。師：我們知道學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目的，本節(jié)課將通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)例的探討來(lái)深入理解圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，同時(shí)結(jié)合日常生活中的某些生活體驗(yàn)，加深物理知識(shí)在頭腦中的印象。新課探究利用電子白板播放視頻生活中常見(jiàn)的圓周運(yùn)動(dòng)及其圓周運(yùn)動(dòng)的圖片，引出實(shí)例分析。實(shí)例一：拱形橋投影問(wèn)題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度V行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫(huà)出受力分析圖，分析汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力師：通過(guò)分析，你可以得出什么結(jié)論?學(xué)生在練習(xí)本上獨(dú)立畫(huà)出汽車的受力圖，推導(dǎo)出汽車對(duì)橋面的壓力。實(shí)際問(wèn)題探究：例 質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多大？解：汽車通過(guò)橋頂時(shí)，受力情況如圖：由牛頓第二定律：由牛頓第三定律：注意：汽車過(guò)拱型橋的速度不宜過(guò)大,否則FN將消失,汽車將飛離橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)。實(shí)例二:凹形橋師：下面再一起共同分析汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？生：通過(guò)對(duì)汽車進(jìn)行受力分析汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大實(shí)際問(wèn)題探究：質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的凹型橋面，求汽車在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力是多大？注意：汽車過(guò)凹形橋的速度不宜過(guò)大否則FN過(guò)大,汽車可能壓壞凹型橋或者爆胎。無(wú)論過(guò)拱型橋還是凹型橋，都應(yīng)當(dāng)減速行駛。師：從剛才研究的一道例題可以看出，當(dāng)汽車通過(guò)拱形橋凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，如果車速達(dá)到一定大小，則可使汽車對(duì)橋面的壓力為零如果我們把地球想象為特大的“拱形橋”，則情形如何呢?會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況；速度達(dá)到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零?這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少?駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少?他這時(shí)可能有什么感覺(jué)?學(xué)生獨(dú)立分析以上提出的問(wèn)題，并在練習(xí)本上畫(huà)出受力分析圖，嘗試解答。投影學(xué)生推導(dǎo)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生間交流、討論。師：剛才同學(xué)們交流、討論的問(wèn)題即為課本第28頁(yè)上面的“思考與討論”，該“思考與討論”中描述的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)不是在汽車上，而是在航天飛機(jī)中。實(shí)例三：航天器中的失重現(xiàn)象播放航天器中的失重現(xiàn)象視頻讓學(xué)生注意：任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，又不受阻力的飛行器的內(nèi)部，都是一個(gè)完全失重的環(huán)境。例如向空中任何地方拋出的容器，其中的所有物體都處于失重狀態(tài)。實(shí)例四：鐵路的彎道師：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng)，那么火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是如何獲得向心力的呢？我們先來(lái)看一下車輪的結(jié)構(gòu)，注意輪緣。假設(shè)內(nèi)外軌道一樣高提出問(wèn)題：在平直軌道上勻速行駛的火車1火車受幾個(gè)力作用?2這幾個(gè)力的關(guān)系如何?生：火車受到4個(gè)力的作用，各為兩對(duì)平衡力，即合外力為零師：對(duì)，火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力且四個(gè)力合力為零，其中重力和支持力的合力為零，牽引力和摩擦力的合力為零師：那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)有何不同呢?模擬平直軌道火車轉(zhuǎn)彎情形提出問(wèn)題：1轉(zhuǎn)彎與直進(jìn)有何不同?2畫(huà)出受力示意圖，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況分析各力的關(guān)系生：轉(zhuǎn)彎時(shí)火車的速度方向在不斷變化，故其一定有加速度，其合外力一定不為零師：對(duì)，轉(zhuǎn)彎時(shí)合外力不為零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要那么火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是如何獲得向心力的?進(jìn)一步受力分析得：需增加的一個(gè)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)生的彈力提供師：提出問(wèn)題：擠壓的后果會(huì)怎樣?生：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)致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞。鐵路的彎道實(shí)際上外軌略高于內(nèi)軌，重力G和支持力N的合力提供向心力.探究實(shí)際問(wèn)題：火車以半徑r= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，軌道寬為l=1.4m，外軌比內(nèi)軌高h(yuǎn)=14cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應(yīng)為多大？【物理與生活】2007年4月18日，我國(guó)鐵路進(jìn)行了第六次大提速，時(shí)速將達(dá)200公里以上，這必將為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計(jì)的工程師，你認(rèn)為火車提速有必要對(duì)鐵路拐彎處進(jìn)行改造嗎？應(yīng)如何改造？強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力是水平的，向心力是按效果命名的力，如果認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作用，還要再受到一個(gè)向心力，那就不對(duì)了。小結(jié)：本節(jié)課通過(guò)一些具體的實(shí)例探究了物體在豎直面內(nèi)（汽車過(guò)拱形橋、汽車過(guò)凹形橋）和水平平面內(nèi)（火車彎道）作圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，知道了在具體圓周運(yùn)動(dòng)中如何確定向心力來(lái)源，體會(huì)了牛頓第二定律分析圓周運(yùn)動(dòng)的基本方法，對(duì)失重及離心現(xiàn)象有較深刻的理解。鞏固練習(xí)1、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體一起運(yùn)動(dòng)，物體所受向心力是（）A重力B彈力C靜摩擦力D滑動(dòng)摩擦力2、 為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“打滑”的現(xiàn)象，可以：()a、增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度b、減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度c、增大汽車與路面間的摩擦d、減小汽車與路面間的摩擦A、a、bB、a、cC、b、dD、b、c作業(yè)：1、第一次物理電子白板課的感想（500至800字）2、作業(yè)本上做課后第2、3、4題3、課時(shí)講練通本節(jié)練習(xí)。板書(shū)設(shè)計(jì)：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例一：拱形橋由牛頓第二定律：由牛頓第三定律：實(shí)例二:凹形橋?qū)嵗汉教炱髦械氖е噩F(xiàn)象實(shí)例四：鐵路的彎道1、假設(shè)內(nèi)外軌道一樣高，向心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。2、鐵路的彎道實(shí)際上外軌略高于內(nèi)軌，重力G和支持力N的合力提供向心力.強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力是水平的，向心力是按效果命名的力。課后反思：1、電子白板多媒體課堂插入了過(guò)山車、水流星等多個(gè)生活中的視頻片段，有利于學(xué)生感受到圓周運(yùn)動(dòng)在生活中無(wú)處不在，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂效率。2、通過(guò)課前設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、課后教研組各位老師的及時(shí)評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)者認(rèn)為這節(jié)課在以后的教學(xué)中要注意以下幾點(diǎn)：（1）在學(xué)困生較多，學(xué)習(xí)內(nèi)容較難的情況下，學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜過(guò)多，不能貪多求全。（2）這節(jié)課的難點(diǎn)在于鐵路彎道，正?；疖嚨倪\(yùn)行是由重力和支持力的合力提供拐彎時(shí)的向心力，這一點(diǎn)通過(guò)作圖讓學(xué)生能自己推導(dǎo)出，推導(dǎo)的過(guò)程中要嚴(yán)格使用作圖工具畫(huà)圖，讓學(xué)生容易接受推導(dǎo)過(guò)程中使用的兩個(gè)直角三角形：其一是受力分析中重力與合力的力的矢量三角形，得出F合=F向=；其二是外軌比內(nèi)軌高出h的鐵路橫截面三角形，圖中利用一歩近似處理，得出。在處理火車速度大小對(duì)內(nèi)外軌的影響上，應(yīng)采取以下兩種方法，一種是體驗(yàn)感受法，一種是分析比較公式法。具體的體驗(yàn)感受法可這樣給學(xué)生演示，左手向手心彎曲大約1200代表彎曲的外軌道，右手伸直在左手手心一側(cè)代表行使的火車，如果速度恰好等于規(guī)定的速度則代表與內(nèi)外軌之間沒(méi)有作用力，如果速度比規(guī)定的速度大的話，則會(huì)發(fā)生右手撞擊左手即火車撞擊外軌對(duì)外軌有彈力的作用。接著左手向手心彎曲大約1200代表彎曲的內(nèi)軌道，右手伸直在左手手背一側(cè)代表行使的火車，如果速度小于規(guī)定的速度的話，學(xué)生應(yīng)該有種感覺(jué)認(rèn)為右手會(huì)滯留在左手手背上，有種下滑的趨勢(shì)，也就是會(huì)對(duì)內(nèi)軌產(chǎn)生一種壓力。即行使速度大于規(guī)定的速度火車會(huì)對(duì)外軌的輪緣產(chǎn)生擠壓，小于規(guī)定的速度火車會(huì)對(duì)內(nèi)軌產(chǎn)生擠壓。這種理解方法通過(guò)親身體驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生記得更容易更牢固一些。另一種分析比較公式法具體可以這樣理解，火車拐彎實(shí)際需要向心力的大小可以按照F需來(lái)計(jì)算，而在公式F供=mV2規(guī)定r中，這