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1、生活中的圆周运动教学设计山东省济宁市第一中学 乔红霞【教材分析】 本节是人教版高中物理必修2第五章第7节，是曲线运动一章的最后一节。学习本节内容既是对圆周运动规律的复习与巩固，又是后面继续学习天体运动规律的基础，具有承上启下的作用。教材中每个例子的选择都各有特点，很有代表性：铁路的弯道用来分析水平面上的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥用来分析竖直面上的非匀速圆周运动；航天器中的失重现象研究失重问题；离心运动则研究向心力不足时物体的运动趋势。如果面面俱到，难免会蜻蜓点水，为了在教学中突出重点、分散难点，我将教材内容进行了重新整合，分两课时完成。本课为第一课时主要讨论铁路弯道的设计意图和汽车通过拱形桥
2、和凹形桥顶点（最高点和最低点）时的力、速度、加速度问题，以及提供的向心力不满足需要的向心力时，物体离心运动或近心运动。【学情分析】 通过前面的学习，学生已经对圆周运动有了较为清晰地认识，知道做圆周运动的物体需要有力提供向心力，但是对于向心力的概念理解还不够深入，学生常常误认为向心力是一种特殊的力，是做匀速圆周运动的物体另外受到的力，做离心运动的物体受到离心力的作用。同时高一的学生思维活跃，求知欲强，他们很希望参与到课堂中来，自主的解决问题。【三维学习目标】知识与技能过程与方法情感态度和价值观1、 进一步理解向心力的概念。2、 能在具体问题中找到向心力的来源。经历观察思考，自主探究，交流讨论等活
3、动，会用牛顿第二定律分析圆周运动。培养学生的团队精神，合作意识；感悟科学的严肃性，培养学生严谨的学风。教学重点和难点：在具体问题中找到向心力的来源【教学策略】1教法：使用情境激趣、设疑引导、适时点拨的方式引领学生的学习；2学法：学生在教师的引领下，通过观察现象、自主探究、交流讨论等方式参与到课堂中来，体验求知乐趣，成为学习的主人。3教学资源：（1）多媒体课件；（2）演示视频：火车转弯；（3）分组探究：拱形桥最高点、凹形路面最低点；【教学过程】一、复习巩固、明确方法我通过提问的方式，帮助学生回忆向心力的特点和计算向心力的多种表达式，让学生对做圆周运动的物体做出受力分析并找到向心力的来源。二、设置
4、情景、引入新课首先，播放一段描述火车转弯时的视频，将学生的注意力吸引到火车转弯这一具体情境中来。我就此提出两个问题：1.火车转弯时的设计速度是怎样规定的？2火车内、外轨道一样高时，是什么力提供向心力？学生带着问题进入课堂，既引起了他们的兴趣，又为他们的学习指明了方向。三、 设疑引导、自主探究问题1：火车转弯水平面内的圆周运动这一部分集中了本节的重点和难点，为了降低学习难度，针对火车转弯，我巧设梯度，从以下三个部分组织教学：1 认识火车车轮的结构特点 学生通过观察视频，认识到火车转弯要靠铁轨和车轮的作用。然后，观察车轮和轨道结构，描述火车车轮结构特点，并提示学生思考车轮轮缘的作用。进一步提出问题
5、：你认为火车在水平轨道上转弯时向心力来自哪里？经过观察和思考，学生已经不难想到向心力的来源。而后追问：你认为这样的转弯方式有什么弊端吗？学生通过思考，结合上课之初播放的视频，不难回答出这样做的危害性。2 真实的火车弯道的情况那么设计师有什么好的方法吗？通过提问，了解学生对实际铁路弯道特点的认识情况。而后通过图片，使学生认识铁路弯道处内轨低而外轨高的特点；从而发出疑问，弯道处这样设计的用意何在呢？提示学生从受力分析入手，找到此时向心力的来源，并要求学生画出受力分析图。除了正确的分析外，学生很可能将重力与支持力的合力画成沿斜面向下，这是对弯道的圆心位置分析不清造成的，对学生可能做出的两种向心力的方
6、向，给学生强调火车转弯抽象成水平面内的圆周运动，突破难点。然后趁热打铁，引导学生从定性到定量，写出重力与支持力的合力的表达式，为下一步的学习做好准备。3假如你是设计师为了解决开课时提出的两个问题，我设计了第三部分假如你是设计师。首先，设置情境：你设计了一段半径为r，轨道倾角为的铁路弯道，你会如何设计火车转弯的速度？提示学生从解决圆周运动一般本思路出发，从供需平衡关系入手，列出方程，从而得出设计速度的表达式。从表达式的得出过程，引导学生理解，设计速度的规定实际是为了保证由重力和支持力的合力提供向心力，从而避免车轮和铁轨间的挤压，保证行车安全。接着，对设计的转弯速度进行分析讨论：（1）设计速度与火
7、车的质量无关；（2）火车转弯的半径一般很大。最后，让学生讨论实际行驶的速度大于设计速度时，将会出现什么情况？实际行驶的速度小于设计速度时，又会出现什么情况？结论：转弯处速度过大、过小都不是安全的，火车司机在转弯处最好将行驶速度和设计速度相接近或吻合。类比：圆锥摆问题、漏斗内小球圆周运动问题以变式训练题加强练习。问题2：汽车过桥竖直面内的圆周运动通过两道例题，分组探究讨论，然后分别展示学生在拱形桥最高点、凹形桥最低点时汽车的受力、加速度、向心力来源。进一步联系超失重问题。通过一道例题加深对知识的理解与掌握。问题3：离心运动当提供的力恰好等于需要的向心力时，物体做圆周运动，当做圆周运动的物体提供的
8、向心力突然消失或者提供的向心力不足时，物体将做什么运动呢？引入离心运动。简单介绍离心运动的定义、条件、应用与防止。同时将汽车转弯与火车转弯相比较。四、总结方法、完善认识通过本节的教学不仅要使学生认识到解决圆周运动（水平面内的匀速圆周、竖直面内的圆周特殊点）问题的一般方法，更重要的是使他们认识到火车转弯的模型在生活中是普遍存在的，认识到生活中的简单现象往往就是解决实际问题的灵感的来源。进一步启发学生，还有哪些生活中的运动也使用了相同的设计思想？使学生认识到自行车转弯、汽车转弯也有相似的情况，从而从特殊到一般，深化学生的认识。同时通过对事故原因的科学分析，使学生认识到尊重规律的重要性，培养学生严谨
9、的学习态度。五、 课堂总结 本节课通过列举火车转弯和汽车过桥等实例，总结出处理圆周运动的基本思路F提=F需=等。六、 布置作业、课后拓展课后作业是学生再学习的重要途径，本节课后我安排了两项作业。旨在让学生巩固知识的同时，认识物理与社会的联系，将对学生的知识教育和情感教育引向课外。1. 课后与练习1、2、3、4题2. 学案上的课后评测练习【板书设计】 5.7 生活中的圆周运动（一）一 铁路的弯道二 拱形桥最高点：最低点：三 离心运动【总体设计思想】本节课的设计思想是借助问题给学生一个思维的支点，在教师的引领下，从分析生活中的简单现象入手，找到一般规律。在新的问题情境中思考、发现生活中的模型。通过类比，把日常生活中的知识联系到新问题的解决当中，在加深知识理解的过程中，也培养了分析应用能力。同时培养学生严谨科学的分析方法和认真负责的工作态度。体现“从生活走向物理、从物理走向社会”的物理教学理念。
