《生活中的圓周運動》教學設計方案山西省大同市鐵一中武麗芳教材分析：《生活中的圓周運動》這節(jié)課是人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理》必修2第五章《曲線運動》中的第七節(jié)，也是該章最后一節(jié)。本節(jié)是圓周運動的應用課，內容豐富。教材中的每個例子的選擇各有特點，具有代表性：火車的轉彎用來分析水平面上的勻速圓周運動；拱形橋和凹形橋用來分析豎直面上的非勻速圓周運動；航天器中的失重現(xiàn)象研究圓周運動中的失重問題；離心運動則研究向心力不足時物體的運動趨勢。教材對向心力的分析比較仔細，目的在于通過具體實例的分析，使學生加深對向心力的理解，正確認識向心力的來源，糾正錯誤的認識。教材對幾個圓周運動實例的分析，體現(xiàn)著用牛頓第二定律分析向心力及圓周運動的力學問題的基本思路和方法，即先分析物體所受的力，找出向心力，然后根據牛頓第二定律列方程、解方程。這時牛頓第二定律反映的是向心力和向心加速度的關系。教材安排：本節(jié)內容安排2課時，這是第1課時的教學設計。主要講解水平面的勻速圓周運動和豎直面的非勻速圓周運動。并在原有教材的基礎上進行了適當擴展。學情分析：在學習本節(jié)內容之前，學生已經學習了描述圓周運動的運動學物理量（如線速度、角速度、向心加速度等）和向心力等知識，已經掌握了學習本節(jié)課必備的物理基礎知識。圓周運動雖然是日常生活中的常見現(xiàn)象，但學生對此并沒有深刻的了解，對圓周運動的認識感性的認識多，理性的認識少，不知道如何準確地、全面地分析這一運動現(xiàn)象。大多數(shù)學生對向心力的理解還不夠透徹、準確，常常誤認為向心力是一種特殊的力，是做圓周運動的物體另外受到的一個力。學生雖然已經能夠熟練地應用牛頓第二定律分析直線運動問題，但應用牛頓第二定律分析圓周運動還是第一次，比較陌生，不習慣，不適應。另外，高一階段的學生，其思維習慣中形象思維占的比例還比較大，邏輯思維的能力有待進一步的開發(fā)和提高，對于物理學科特定的研究方法和分析方法有了一定的了解，但還不是非常的熟練，有待進一步地提高。教學設計思路：在教學中采用由實際生活中的例子引入教學問題，以提高學生的學習興趣。學習完本節(jié)內容后，再拓展到生活中，了解橋梁的建筑，讓學生期待用自己的知識為社會做貢獻。教學目標：（一）知識與技能目標：

1．會在具體問題中分析向心力的來源．

2．能理解運用勻速圓周運動的規(guī)律分析和處理生產和生活中的具體實例．

3．知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運動，會求變速圓周運動中物體在特殊點的向心力和向心加速度．（二）

過程與方法目標：

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，提高學生分析和解決問題的能力．

2．通過勻速圓周運動的規(guī)律也可以在變速圓周運動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關系，提高學生的分析能力．

3．通過對生活現(xiàn)象的實例分析，提高學生綜合應用知識解決問題的能力．（三）

情感、態(tài)度與價值觀目標：

1．通過對幾個實例的分析，使學生明確具體問題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學會用合理、科學的方法處理問題．

2．養(yǎng)成良好的思維表述習慣和科學的價值觀教學重點：

1．理解向心力是一種效果力．

2．在具體問題中能找到是誰提供向心力的，并結合牛頓運動定律求解有關問題．

教學難點：

1．具體問題中向心力的來源．

2．關于對臨界問題的討論和分析．

3．對變速圓周運動的理解和處理．教學資源：幻燈片制作主要通過網絡收集視頻，圖片等資料，通過編輯軟件進行截取適當?shù)牟糠?，制作成教學資源。教學資源的使用主要是1、為了引入課題2、將理論與實際生活相結合3、引發(fā)學生的思考，進行深入的研究。教學流程圖：結束開始教師總結新課導入課件汽車、火車在水平面內分析解決問題分析解決問題的圓周運動汽車過拱形橋汽車過凹形橋提出問題課件汽車在豎解決問題直平面內的圓周運動教學過程：

[復習提問導入]上節(jié)課我們學習了《向心力》的知識，回想一下，向心力的表達式怎么寫？再問：向心力是根據什么命名的力？答：根據效果命名的。問：我們在分析物體的受力時，分析向心力嗎？答：不分析?？偨Y：雖然在對物體的受力分析中不分析向心力，但在圓周運動的具體實例中，關鍵是要弄清向心力的來源。（向心力可以由一個力來提供，可以由幾個力的合力來提供，也可以是一個力的分力提供。）今后我們使用向心力的表達式時，要把它寫成方程式。也就是說，把提供向心力的力寫在等號左邊，把物體做圓周運動所需的向心力寫在等號右邊。當供需平衡時，物體能夠做勻速圓周運動。圓周運動在生活中處處可見。這節(jié)課，我們一起學習《生活中的圓周運動》。

[新課教學]

出示本節(jié)課學習目標。

[板書]§5.7生活中的圓周運動一、汽車、火車在水平面內轉彎

師：說起生活中的圓周運動，我們經常見到且比較熟悉的就是汽車轉彎問題了。請看圖片，這是一輛賽車轉彎的情景。如果賽車轉彎時，路面是水平面，請同學們分析一下，該賽車受到那些力，什么力提供給賽車做圓周運動的向心力？

生：賽車受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力、地面的靜摩擦力。靜摩擦力提供向心力。

師：好。同樣，火車在轉彎時，情況又如何呢？

出示火車轉彎的圖片。

師：我們先了解一下火車車輪的構造。介紹火車行駛時輪緣與鐵軌間的關系，哪邊是內軌，哪邊是外軌。

師：如果火車在轉彎的時候路面也是水平的，該火車受到那些力，什么力提供給火車做圓周運動的向心力？

生：火車車受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力、外軌對輪緣的水平彈力。外軌對輪緣的水平彈力提供向心力。師：外軌對輪緣的水平彈力提供向心力，這種方法在實際中可取嗎？為什么？學生討論，答案不唯一。師：我們通過一道例題，分析一下，這種方法是否可取？

[出示例題]例、火車速度為30m/s，彎道的半徑=900m，火車的質量m=8×105kg學生計算給出答案。F=8×105N師：輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車輪極易受損！如何解決這一問題呢？（停頓一段時間后展示賽車跑道圖片）生：（觀察和思考后）?？梢宰屄访鎯A斜。師：（引導學生用物理知識分析）為什么讓路面傾斜可以增加轉彎的安全性。生：（互相討論、交流）。公路傾斜以后重力和支持力的合力可以提供向心力。師：仍以火車為例，當外軌略高于內軌時，火車轉彎所需的向心力可以由重力和支持力的合力來提供。師：彎道的圓心在哪?生：火車在水平面轉彎，圓心在水平方向。[出示例題]例、如圖，斜面軌道傾角為θ，轉彎半徑r，要使車輪對內外軌都無壓力,質量為m的火車運行的速率應該多大?生：解答。師：火車轉彎要以規(guī)定速度行駛！師：帶入上一題的數(shù)據，為計算方便，讓，取10m/s2,得，=30m/s。師：對比兩道例題，我們可以看出，火車轉彎時，轉彎半徑相同，轉彎速度相同，而輪緣與鐵軌的擠壓卻大不相同。前面例題中壓力非常大，而后一例題中竟然沒有擠壓。師：是不是，當轉彎路面設計成斜面后，輪緣與鐵軌就沒有一點壓力了嗎?出示圖片，分析，什么情況下輪緣也鐵軌有壓力，方向如何。[拓展]隨著人們生活節(jié)奏的加快，高速列車出現(xiàn)在我們的生活當中。高速行駛的火車還能在原來的彎道上安全行駛嗎？出示圖片：速度太大，容易造成翻車事件。師：提出問題：如何解決這一問題？生：增大轉彎半徑或增大傾斜角。二、汽車過橋師：說明：1.汽車過橋是豎直面內圓周運動的典型代表。2.研究方法與水平面內圓周運動相同。1、汽車過拱形橋時，在最高點時，車對拱橋的壓力怎樣？（出示圖片）師：分析汽車的受力。生：汽車在拱形橋上，受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力。師：什么力提供向心力呢?生：重力和支持力的合力。<處于失重狀態(tài)2、汽車過凹形橋，在最低點時，車對凹形橋的壓力怎樣？（出示圖片）師：分析汽車的受力。生：汽車在拱形橋上，受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力。師：什么力提供向心力呢?生：重力和支持力的合力。>處于超重狀態(tài)師：接下來，我們把兩種過橋問題對比一下（展示幻燈片）。通過對比，得出結論：汽車過拱形橋時，對橋面的壓力小，不容易損壞路面。所以在生活中，我們看到大多數(shù)橋都是拱形的。[思考與討論]汽車過拱橋時，汽車對橋的壓力小于汽車的重力，且速度越大壓力越小；當速度為多大時，汽車對橋的壓力為零？為什么我們在修橋時，要修較長的引橋？生：較長的引橋是為了增大轉彎半徑。[拓展]下面展示我國的橋梁建筑。通過對梁式橋、拱形橋、斜拉橋以及懸索橋的欣賞，我們不禁為古人的智慧感到驚嘆！隨著社會的進步、經濟的發(fā)展，橋梁的建筑不僅實用，而且美觀、大氣，顯示出世界經濟水平的飛速發(fā)展。同學們，你們一定可以用你們的知識把祖國建設得更加美好、更加繁榮！課堂練習：1．在某轉彎處，規(guī)定火車行駛的速率為，則下列說法中正確的是()A．當火車以速率行駛時，火車的重力與支持力的合力方向一定沿水平方向B．當火車的速率>時，火車對外軌有向外的側向壓力C．當火車的速率>時，火車對內軌有向內的擠壓力D．當火車的速率<時，火車對內軌有向內側的壓力2．汽車駛向一拱形橋，為了在通過橋頂時，減小汽車對橋的壓力，司機應()A．以盡可能小的速度通過橋頂B．適當增大速度通過橋頂C．以任何速度勻速通過橋頂D．使通過橋頂?shù)南蛐募铀俣缺M可能小3一輛汽車勻速率通過一座圓弧形拱橋后，接著又以相同的速率通過一圓弧形凹橋。設兩圓弧形半徑相等，汽車通過拱橋頂時，對橋頂?shù)膲毫1為車重