生活中的圆周运动_刘锋利

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1、1全国中小学全国中小学“教学中的互联网搜索教学中的互联网搜索”优秀教学案例评选优秀教学案例评选教案设计教案设计高中物理高中物理生活中的圆周运动生活中的圆周运动一、教案背景一、教案背景 1.面向学生： 中学 小学 2.学科：物理 3.课时：1 4.学生课前准备： (1)思考说明生活中的圆周运动实例， (2) 上网搜索做圆周运动的有关视频资料,小球、洗衣机脱水、离心干燥器等各类演示设 备、图片等 圆周运动的实例 http:/ 二、教学目标二、教学目标1.1.知识与技能：知识与技能：（1）巩固向心力和向心加速度的知识； （2）会在具体问题中分析向心力的来源； （3）会用牛顿第二定律解决生活中较简单的

2、圆周运动问题。2.2.过程与方法：过程与方法：（1）经历拐弯和过桥的实例分析，提高分析、解决问题能力，发展交流与合作能力； （2）调查公路或铁路拐弯处的倾斜情况，尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生 活相关的实际问题；3.3.情感态度价值观：情感态度价值观：（1）通过深挖掘现实生活中易忽视的细节，发展学习兴趣； （2）假设自己是工程师，亲身体验利用物理知识解决现实问题所带来的愉悦感； （3）发展将物理知识应用于生活和生产实践的意识，以及勇于探究与日常生活有关的物理学 问题的精神。三、教材分析三、教材分析 生活中的圆周运动是圆周运动的应用课，内容丰富，它的顺序先是关于火车的转弯问 题，然

3、后是关于汽车过拱形桥等一类竖直平面内的圆周运动，最后是离心运动。 在这部分内容中，学生难以用物理的语言来解释常见的现象，主要是对现象的本质没有透 彻的理解。为此，我们不断的找寻原因，查阅资料，最终想尝试从“供” “需”两方面分析物 体的运动状况。 “供”即外界物体对研究对象施加的指向圆心方向的合力， “需”即研究对象做圆周运动 自身所需要的向心力，若一旦“供需”平衡，物体就做圆周运动；若“供”小于“需” ，物体 就做离心运动，依次类推，当“供”大于“需”时，物体就做向心运动。四、教学方法四、教学方法 用启发式问题探索教学方法五、教学过程：五、教学过程：2一、一、引入课题引入课题师：观看两段视频

4、：http:/v.ku6.http:/v.ku6.c com/show/36xS-4m8I5Jl4Kc0.htmlom/show/36xS-4m8I5Jl4Kc0.html http:/ /news_33726_1.htmlnews_33726_1.html 师：汽车做的是什么运动啊? 生：圆周运动 师：生活中圆周运动的例子很多，你能列举一些吗？ 生： 师：牛顿运动定律告诉我们，要分析物体的运动，可从哪方面开始着手？ 生：受力分析。 师：你能谈谈对向心力的认识吗？ 生 1：向心力总是指向圆心的； 生 2：向心力是按力的作用效果命名的力，并且是由其他力来提供的； 师：组织、鼓励学生向老师提问有关

5、圆周运动的问题。 生：积极提问。 师：对学生的提问，教师要肯定其勇气：对学生的提问，教师要肯定其勇气，明确解决圆周运动问题的关键是分析向心力的来源， 应用的规律仍然是牛顿第二定律，与前面所学的知识大同小异。点评：点评： “提出问题往往比解决问题更重要”， 因此我们要把提问权还给学生，让学生积极 主动地参与到学习中去，提高学习兴趣和学习效率。二、二、实例实例 1 汽车拐弯汽车拐弯（水平面内的圆周运动）师：一起来看一段汽车转弯视频：http:/ 生：观察和思考（学生兴致高涨） 师：汽车为什么没能安全拐弯呢？请同学们用物理学的方法来分析一下 （提示先是受力分析，然后分析由谁来提供向心力，最后应用牛顿

6、第二定律列出动力学方程， 分析供求关系。） 生：汽车受到的力有重力、支持力、牵引力、摩擦力。师：那圆周运动需要的向心力是什么呢？ 生：向心力由沿转弯半径指向里面的静摩擦力提供（教师在图 2 中画出）； 师：如果要让汽车安全拐弯需要满足怎样的关系？生： 。Rmvf2 3师：板书，并指明0为临界速度。Rmvumg2 0师：汽车没能安全拐弯的原因是什么？ 生：是因为汽车速度太大，因而需要的向心力太大，或者说静摩擦力提供的向心力不够大。 师：刚才我们根据摩擦力提供向心力分析了汽车拐弯的安全问题，有没有办法让其他力来提供 向心力呢？ （赛车拐弯视频：http:/ 停顿一段时间后展示赛车跑道图片（如图 3

7、）。图 3 图 4 生：观察和思考后发现，可以让路面倾斜。 师：引导学生用物理知识分析为什么让路面倾斜可以增加拐弯的安全性。 生：先是受力分析，然后进行力的合成或力的分解来分析向心力的来源，并与同学讨论、交流 其正确性。 师：巡视并提醒学生向心力必须指向圆心，因而肯定是在水平面内。展示公路拐弯处的限速牌 （如图 4），请学生分析在确定限速值时需要考虑哪些因素？ 生：公路的倾斜程度，摩擦因素，转弯半径以及车流量等。 师：火车是当今社会的重要交通工具之一（展示火车图片，如图 5），可你有仔细观察过火车 车轮与铁轨的构造吗？（展示图 6）请描述它们的特点？ （火车转弯视频 http:/ 5 图 6生

8、：轮缘半径大于车轮半径，轨道将两车轮的轮缘卡在里面。 师：如果铁路弯道是水平的，那么火车拐弯时将会出现什么情况？ 生：火车轮缘会挤压铁轨。 师：追问是外轨还是内轨？ 生：是外轨。 师：火车质量大，速度也大，因此所需的向心力大。外轨长期受到强烈挤压就会损坏。你能想 办法改进一下吗？4生：（联想到赛车跑道）使铁路弯道倾斜。 师：如果能根据转弯半径 R 和火车速度 V 来设计内、外轨高度差或倾斜角，使转弯时所需要的 向心力刚好由重力和支持力的合力来提供，那么外轨就不再受轮缘的挤压，从而可以大大延长 使用寿命（动画演示）。请同学们写出这种情况下牛顿第二定律的表达式？生： 。RmvmgFF2 tan合向

9、师：可是现实中，铁路建造完工后，倾斜角和转弯半径 R 就已确定，因此要使外轨不受轮缘的 挤压，应该调整火车的行驶速度。请求出这个速度？生：，。Rmvmg2 0tantan0gRv 师：那么，火车如果不是按此速度行驶，会怎么样呢？生：讨论和交流后得到：，外轨产生弹力起辅助作用；，内轨产生弹力起辅助作0vv 0vv 用。点评：点评：通过汽车拐弯问题的分析，为学生自主探究火车拐弯的问题搭设了台阶，让学生可 以灵活的应用物理知识实例实例过桥过桥（竖直面内的圆周运动）(汽车过拱形桥视频):http:/ 7)请看大屏幕，生活中我们经常会看到美丽的拱形桥，而很少见到 凹形桥，那拱形桥有哪些优点呢？图 7 图

10、 8生 1：拱形桥可以让更大的船只通过，利于通航。 生 2：发洪水的时候，拱形桥在相同的时间内可以流过更多的水，利于泄洪。 生 3：更加坚固、美观。 师：当你骑自行车快速通过凹凸不平的路面时，不知道你有没体会到过与平路不一样的感觉？ 生：有，有时感觉飘起来，有时屁股震得好痛。 师：为什么会这样呢？让我们来分析一下，(投影)设桥面圆弧半径为 R，质量为 m 的汽车在拱 桥上以速度 v 前进（如图 8），问汽车通过拱桥最高点时对桥的压力多大？(提示分析步骤：受 力分析、确定向心力、列方程) 生：讨论和交流，由代表陈述：是重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有，5,再根据牛顿第三定律，汽车

11、对桥面的压力比重力小，发生了失重现象。RmvFmgN2 师：那如果是凹形桥又会怎样呢？ 生：分析。点评：点评：汽车过拱桥时的失重现象在现实中并不明显，学生较难体会到，为了突破这一教学 难点，笔者采用了电子秤，但小球在轨道上运动时间较短，示数变化太快而看不清楚，只看到 有一瞬间负号消失，又利用数码相机的连拍功能使示数变化的整个过程清晰可见，令学生叹为 观止。师：试想如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢？生：将会“飞”起来。师：(投影地球图片,如图 10)地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径（约 6400km）,如果地面上行驶的汽车速度足够大，会发生什么现象？试想这时驾驶员与座椅之

12、间 的压力是多少？他这时可能有什么感觉？图 10 生：（表现得很有兴趣）积极思考和分析。 师：在学生表述的基础上，阐明如果汽车速度足够大，那将可以飞离地球而成为人造卫星，这 时，地球这座拱桥就“形同虚设”了，相关的知识我们将会在后面学习。点评：点评：许多物理知识间存在紧密的联系,为了使学生更容易理解和掌握知识的来龙去脉，物 理教学要有全局的观念，当前知识的教学要有利于学生学习后续知识，合理设置“接口” 。三、三、课堂小结课堂小结师：通过这堂课的学习，你学到了什么？（鼓励学生发言并辅以适当的引导和提示） 生：踊跃发言。 师：肯定学生的发言，并在学生发言的基础上，进一步明确本堂课的主要知识和方法。

13、四、四、作业布置作业布置利用假期时间，实地调查某公路拐弯处的倾斜情况，并查看路边的限速牌，运用所学的知 识，从理论上进行分析并对其限速值的合理性作出评价，填写学生探究性学习用表。 五、学情反馈五、学情反馈练习 1一辆载重卡车，在丘陵地上以不变的速率行驶，地形如图所示。由于轮胎已旧，途中 爆了胎。你认为在图中 A、B、C、D 四处中，爆胎的可能性最大的一处是 （ ）6练习 2：质量为 2103kg 的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为 1.4104N。汽车经过半径为 50m 的弯路上时，如果车速达到 72km/h，这辆车会不会发生侧滑？六、板书提纲：六、板书提纲：七、教学反思：七

14、、教学反思： 我国的中学教学长期以来普遍采用传授式的课堂教学模式，并以讲解基础知识和训练基本 技能为其主要特征，忽视对学习过程和实践能力的研究、培养。笔者认为，深化教学改革就应 打破以讲授、灌输为主的教学套路，在教学活动中，既要强调学生的主体性和师生的互动作用， 又要看到探究是它的重要特征，只有开展探究性学习才能真正调动学生的学习积极性，才能充 分发挥师生的双向互动作用，让学生自主地完成知识建构，获得知识、能力、品德上的全面发 展。现代教学理论认为，在教学过程中，教师不再是知识的提供者，而是一个“协助者” ，要 为学生创设良好的学习环境，设置恰当的问题情境，诱发学生在认知上冲突，引导学生通过自 主活动去建构起自己新的认知结构，从而扎实地培养学生的创新精神和实践能力。