8.生活中的圆周运动1

《生活中的圆周运动》教学设计一、设计思路本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课。新课程对学生学习过程、教师教学过程有了新的要求，要求在教师合理有效的引导下，学生积极参与其中。所以本次设计中让学生通过上网查询资料、分组讨论、以组为单位制作小制作；教师设计典型例题、播放视频、图片等等相结合的方式，旨在让学生通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，深入理解圆周运动规律，并且结合日常生活中的某些生活体验，加深物理知识在头脑中的印象。二、教材分析与学情分析1.教材分析（一）地位《生活中的圆周运动》这节课是新课标人教版《物理》必修第二册第五章《曲线运动》一章中的第八节，也是该章最后一节。本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课，通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，使学生深入理解圆周运动规律，并且结合日常生活中的某些生活体验，加深物理知识在头脑中的印象。本节可以说是本章前面几节的综合应用，同时它还为下一章《万有引力与航天》的学习做了充分的准备。（二）教材处理教材中的“火车转弯”、“汽车过拱桥”、“航天器中的失重现象”和“离心运动”根据学生接受的难易程度,顺序作了调整，并增加了临界速度几种情况的分析。（三）三维教学目标（1）．知识与技能目标①教师引导学生进一步加深对向心力的认识，使其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。③了解航天器中的失重现象。④了解离心运动产生原因及应用。⑤会分析临界速度。（2）.过程与方法目标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事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。③能从日常生活中发现与圆周运动有关的知识，并能用所学知识去解决发现的问题。⑶．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。⑷教学重点①．理解向心力是一种效果力。②．在具体问题中能找到向心力的来源，并能结合牛顿运动定理知识来解决相关问题。⑸教学难点①、具体问题中向心力的来源。②、临界问题的讨论与分析。③、对变速圆周运动的理解和处理。【课时安排】2课时2.学情分析学生刚刚对圆周运动有了初步的了解，对匀速圆周运动一些基本公式做了一些简单练习，但对于圆周运动的的应用知之甚少，所以教学设计中要体现事例的生活化要贴近学生，另外由于学生基础不同、认识上的差异性。在内容的设置上及例题的选择上更要注意要有梯度，以满足绝大多数学生的需要。三、方法与手段（1）教学方法：创设情景法，讨论法，推理法和分析归纳法。（2）教学手段：多媒体辅助教学，主要PowerPoint演示文稿以及图片，并辅以视频。（3）、学法分析通过展示图片、视频创设情境，以提问的方式引导学生展开问题的讨论，并归纳总结出结论。过程中体现“教师为主导，学生为主体”的教育思想。让学生进入角色充当课堂教学的主体，帮助学生自觉、生动地进行思维活动。使学生既学到了知识又掌握了学习方法，既培养了能力又发展了智力。四﹑教学流程教学活动[课前准备]为学生布置任务：让学生通过上网查询资料、课前预习等方式，总结生活中有哪些圆周运动，并对这些物体进行受力分析，找出这些圆周运动由谁提供向心力。另外以组为单位画出受力示意图，有条件的小组可以亲自做一件圆周运动的小制作在课上展示出来。[新课导入]复习提问师：请同学们回顾并叙述出对于圆周运动你已经理解和掌握了哪些基本知识？生：我已经理解和掌握了可以用线速度、角速度、转速和周期等来描述做圆周运动物体的运动快慢；知道了圆周运动一定是变速运动，一定具有加速度；掌握了对于圆周运动的有关问题还必须通过运用牛顿第二定律去认真分析和处理．师：刚才几位同学各自从不同的角度回顾和交流了对圆周运动有关基本知识和基本规律的认识．而我们知道学以致用是学习的最终目的，下面请各组派一名代表将咱们布置的作业向大家展示一下。师：本节课将通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应用．[新课教学]一、铁路的弯道师：(多媒体课件)模拟在平直轨道上匀速行驶的火车，然后播放火车在平直轨道上行驶的图片并提出问题：1．火车受几个力作用?2．这几个力的关系如何?生：火车受到4个力的作用，受重力、支持力、牵引力及摩擦力各为两对平衡力，即合外力为零．师：过渡；那火车转弯时情况会有何不同呢?多媒体课件：模拟平直轨道火车转弯情形．并播放火车转弯时的视频，提出问题：1．转弯与直进有何不同?生：转弯时火车的速度方向在不断变化，故其一定有加速度，其合外力一定不为零．师：对，转弯时合外力不为零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要．那么火车转弯时是如何获得向心力的?生：进一步受力分析得：需增加的一个向心力，由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供．师：提出问题：挤压的后果会怎样?生：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大．这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏．师：(设疑引申)那么应该如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明．[交流与讨论]师：刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分，方案设计得也很好，下面我们选择其中一幅示意图来共同分析、说明．学生活动将学生找出的圆周运动的实例投影出来，学生针对本组的作品发表本组的见解。学生发挥自己的想象能力，以组为单位结合知识点设计方案．解决火车转弯时遇到的问题投影学生的受力图，进行定性分析；如图所示．火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的．二、拱形桥师：多媒体课件投影出车辆通过各种桥梁的图片，提出问题：这些车辆过桥时都做的什么运动（凸形桥最高点，凹形桥最低点）？生：圆周运动师：通过受力分析，谁提供车辆圆周运动的向心力？投影学生推导过程，听取学生见解，点评、总结．师：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大．当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?生：把F’N=0代表达式可得，此时汽车的速度为，当汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象．这种现象我们在电影里看到过．师：刚才同学们分析了汽车在拱形桥最高点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用?如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢?生：前面的结论能直接运用，不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度，即要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理．师：好．这说明我们很多同学分析和处理物理问题的能力有了较大的提高，希望同学们继续努力，争取有更大进步．[课堂训练]师：请同学们一起来看一道例题，看完题后，自己先独立分析、处理，然后我们再一道交流、讨论．例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求：(1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力三、航天器中的失重现象师：从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零．我们是不是在哪里也遇到过这种情形呢？学生在练习本上独立画出汽车的受力图，推导出汽车向心力表达式。学生代表发言．学生自主练习，将学生解题过程投影出来并加以指导学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答．生：航天员杨立伟他们在太空中对座椅的压力就是零。师：好，那此时杨立伟受力情况怎样呢？投影学生推导过程，引导学生间交流、讨论．生：通过整体法对宇宙飞船受力分析，并运用牛顿第二定律可解得：宇宙飞船的速度为，再对宇航员进行分析可得．此时座椅对宇航员的支持力为零．即航天员处于失重状态．点评：通过实例分析，让学生了解到航天器中的失重现象．学习知识的同时激发学习物理学的兴趣．四、离心运动师：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因．生：我认为做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会沿切线飞出去，如体育中的“链球”运动，运动员手一放后，“链球”马上飞了出去．生：如果物体受的合力不足以提供向心力，它会做逐渐远离圆心的运动．如：在电影中经常看到，速度极快的汽车在急速转弯时．会有向外侧滑的现象．师：请同学们结合生活实际，举出物体做离心运动的例子．在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的?．教师听取学生见解，点评、总结．并投影出“洗衣机脱水时”和“制作无缝钢管”“制作棉花糖”等视频、图片．点评：培养学生观察生活的良好品质，培养学生发现问题、解决问题的主动求知的意识．[课堂训练]（摘自网络题库）1．杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0．5kg，绳长l=60cm，求：(1)最高点水不流出的最小速率，(2)水在最高点速率v＝3m／s时，水对桶底的压力．2.一根长l＝0.625m的细绳，一端拴一质量m=0.4kg的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动，求：(1)小球通过最高点时的最小速度；(2)若小球以速度v=3.0m／s通过圆周最高点时，绳对小球的拉力多大?若此时绳突然断了，小球将如何运动?学生认真思考并讨论问题，学生代表发表见解，相互间交流、讨论给学生十分钟时间独立完成该项训练，学生作答，其他[巩固训练]1．下列关于圆周运动的说法正确的是A．做匀速圆周运动的物体，所受的合外力一定指向圆心B．做匀速圆周运动的物体，其加速度可能不指向圆心C．作圆周运动的物体，其加速度不一定指向圆心D．作圆周运动的物体，所受合外力一定与其速度方向垂直２．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是A．匀速圆周运动就是匀速运动B．匀速圆周运动是匀加速运动C．匀速圆周运动是一种变加速运动D．匀速圆周运动的物体处于平衡状态３．下列关于离心现象的说法正确的是A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的圆周运动C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动４．下列关于向心力的说法中，正确的是A．做匀速圆周运动的质点会产生一个向心力B．做匀速圆周运动的质点所受各力中包括一个向心力C．做匀速圆周运动的质点所受各力的合力是向心力D．做匀速圆周运动的质点所受的向心力大小是恒定不变的５．关于物体做圆周运动的说法正确的是A．匀速圆周运动是匀速运动B．物体在恒力作用下不可能做匀速圆周运动C．向心加速度越大，物体的角速度变化越快D．匀速圆周运动中向心加速度是一恒量６．关于向心力的说法正确的是A．向心力不改变做圆周运动物体速度的大小B．做匀速圆周运动的物体受到的向心力即为物体受到的合力C．做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的D．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力７．下列说法正确的是A．因为物体做圆周运动，所以才产生向心力B．因为物体有向心力存在，所以才迫使物体不断改变运动速度方向而做圆周运动C．因为向心力的方向与线速度方向垂直，所以向心力对做圆周运动的物体不做功D．向心力是圆周运动物体所受的合外力8．在光滑的水平面上，放一根原长为l的轻质弹簧，一端固定，另一端系一个小球。现使小球在该水平面内做匀速圆周运动，当半径为2l时，小球的速率为v1;当半径为3l时，小球的速率为v2，设弹簧伸长仍在弹性限度内，则v1:v2为A．:B．2:3C．1:D．1:3学生纠正错误选项。作业1、完成“问题与练习”中的第1题、第3题．2、针对“汽车过桥”设计一道例题，再做一道拓展习题。板书设计8．生活中的圆周运动一、铁路的弯道1．讨