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1、生活中的圆周运动教学设计公安一中高一物理组：佘克芳 一、课程标准的要求能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。二、教学目标分析（一）知识目标：1进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源。2培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。（二）能力目标：1学会分析圆周运动方法，会分析拱形桥、弯道等实际的例子，培养理论联系实际的能力。2通过对几个圆周运动的实例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。（三）情感、态度与价值观目标：1通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。2体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲
2、。四、教学的重点与难点教学重点：分析具体问题中向心力的来源。设计意图：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，课本中明确指出这种看法是错误的，以及如何正确认识向心力的来源，并且对向心力的来源分析地比较仔细，因此教学中应充分重视这一点。教学难点：在具体问题中分析向心力来源，尤其是在火车转弯问题中。突破办法：组织学生多讨论，多做练习，对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明，使学生更易理解。五、教学手段多媒体：PowerPoint演示文稿，并辅以视频。多媒体使用说明：多媒体作为教学辅助手段，使空洞的语言描述得以形象直观地展现，增强学生的感性认识。学案：
3、以学促教，高效课堂的保证六、教学过程教学内容教学活动设计意图导入新课创设情境：让学生观看影片赛车事故（3分钟）。注意观察：赛车易发事故在什么地方？点拨：学生回答后总结 水平弯道 凸形路面（多媒体展示）一、出示本节课学习目标（学案中体现）1水平面内的匀速圆周运动（铁路的弯道）2竖直平面内的非匀速圆周运动（拱形桥和凹形桥仅限最高点和最低点）视频创设情境，通过学生注意观察，教师提问的方式，引入本节课学习的主要内容。教学内容教学活动设计意图新课教学主要过程（一）水平面内的圆周运动（以火车过弯道为例）观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片，请学生注意观察铁轨弯道的特点和火车车轮的特殊结构（问题学
4、案中体现）问题1：请根据你所了解的以及你刚才从图片中观察到的情况，说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？问题2：如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力由哪些力提供？在此基础上，引导学生进行弊端分析，提出下面的问题问题3：火车的质量很大，行驶的速度很大，如此长时间后，对轨道和列车有什么影响？如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢？再次展示火车转弯时候的图片，提醒学生观察轨道的情况。学生讨论后总结：1如果在转弯处使外轨道略高于内轨道，火车受力不是竖直的，而是斜向轨道的内侧,它与重力的合力指向圆心，成为使火车转弯的向心力。2如果根据转弯半径R和火车行驶速度v适当调
5、整内外轨道的高度差，使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供，这样外轨道就不再受轮缘的挤压了。思维拓展极其应用：山区铁路弯道过多，能否大面积提速？赛车影片中，若减少水平弯道事故，你怎样设计弯道中的路面？你观察过高速路转弯处路面的情况吗？（点拨：高速路面上也是外高内地，并且超车道比主车道更加倾斜。）（二）竖直平面内的圆周运动（最高点和最低点）汽车过桥为例实例分析 展示图片 拱形桥 凸形桥 平直桥以凸形桥为例通过提问，引导学生进入状态。问题1：如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时，在竖直方向上受力如何？如果汽车在拱形桥顶点静止时，桥面受到的压力如何？（学案中体现）问题2：如果汽车在
6、拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，桥面受到的压力如何？（学案中体现）引导学生分析受力情况，并逐步求得桥面所受压力。分析过程：确定研究对象；分析汽车的受力情况；找圆心；确定F合即F向心力的方向；根据牛顿第二定律列方程，得出结论。教学之法贵在引导，要在转化 妙在开窍，通过情景分析 ，层层设问激疑，使得学生的思维动起来，体现教师主导，学生主体。教学内容教学活动设计意图课堂板书（黑板板书及课件板书相结合）问题3：根据上式，结合前面的问题你能得出什么结论？（学案中体现）A汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg；B汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。问题4：试分析如果汽车的速度不断增大，会
7、有什么现象发生呢？（学案中体现）当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当达到v0时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。问题5：如果汽车的速度比v0更大呢？汽车会怎么运动？（提示，此时汽车受力、速度、加速度如何）（学案中体现）汽车以大于或等于v0的速度驶过拱形桥的最高点时，汽车与桥面的相互作用力为零，汽车只受重力，又具有水平方向的速度的，因此汽车将做平抛运动。问题7：如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？（学案中体现）问题8：前面我们曾经学习过超重和失重现象，那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点，凹形桥的最低点分别处于哪种状态？（学案中体现）强调：汽车做
8、的不是匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。（三）课堂小结 请同学来完成，教师进行适当补充学生回答不完整时，老师及时补充老师语言：通过本节课的学习，同学们对正确判断向心力的来源有了更清晰的认识，从而我们可以引用牛顿第二定律更加从容的解决圆周运动的问题。设计意图：老师用赞赏的目光看待学生的总结，用抑扬顿挫的语言，结束新课，这样和学生进行了一次情感交流，更容易在感情上共鸣。（四）拓展训练质量为M=2.0X104KG的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径为20m，如果桥面承受的压力不得超过3.0105N，则汽车允许的最大速率是多少？若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？最容易发生爆胎的点是？（五）布置作业 思考与讨论地球可以看作一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶，不断加速。请思考：会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？设计意图：开阔学生的思路，增进学生的想象力，通过思维的拓展和应用，使得学生的思维品质得到提高，为进一步探索新知识 、解决新问题开辟更广阔的渠道。
