生活中的圆周运1

“生活中的圆周运动”教学设计教学目标：1、知识与技能：⑴．会在具体问题中分析向心力的来源．⑵．能理解运用匀速圆周运动的规律，分析和处理生产和生活中的具体实例．2、过程与方法：⑴．通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力．⑵．通过匀速圆周运动的规律，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力．⑶．通过对离心现象的实例分析，渗透法制教育，提高学生的法制意识和综合应用知识解决实际生活中相关物理问题的能力．3、情感、态度与价值观⑴．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题．．⑵．通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题．⑶．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观．。教学重点：火车拐弯问题和汽车拱桥问题教学难点:如何分析向心力的来源及列式设计思路：本节课取材于人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教材《物理》必修一第五章第七节《生活中的圆周运动》。培养学生的探究能力和提高学生的学习能力是现在课改对教师和学生提出的要求，因而作为教师在教学时，要引导学生如何进行探究及怎样探究上做文章，让学生学会探究方法，从而举一反三。本节课就是从此出发，以“火车是如何拐弯”的问题让学生进行探究，打开学生联系生活的思路，培养他们探究能力和创新能力。具体设计如下：复习向心力知识，在学生脑海建立做圆周运动物体需要提供向心力的体系，通过生活中汽车拐弯和贵州盘山公路的修建探究火车拐弯问题，让学生畅所欲言，从而使得“拱桥问题”的解题思路呼之欲出，利用牛顿第二定律列式。学生通过生活经验可以很快理解离心运动，和知道一些生活中的交通规定，这样真正使学生体会到“物理来源于生活”这句话，提高学生对物理的兴趣。教学方法：探究、讲授、讨论、练习学习方法：自主探究一、新课导入[复习提问]师：请同学们回顾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，一定具有加速度师：为什么我们一定先要对物体受力分析？生：物体要做匀速圆周运动一定需要向心力师：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，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．二、新课教学师：(多媒体课件)模拟在平直轨道上匀速行驶的火车问：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，各为两对平衡力，即合外力为零．师：对，火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．且四个力合力为零，其中重力和支持力的合力为零，牵引力和摩擦力的合力为零．师：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．提出问题：1．转弯与直进有何不同?2．画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系．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?学生讨论（教师提醒看课本第26页的图5．7—1）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：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]学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案．结合受力图发表自己的见解……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，特别是有的学生可以结合我们贵州的盘山公路的修建，说明他们认真观察了生活，下面我们择其一的示意图来共同分析、说明．投影学生的受力图，进行定性分析（强调说明：向心力是水平的）师：请同学们运用刚才的分析进一步讨论：实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?学生讨论教师归纳（板书）一、火车拐弯1、当火车行驶速度v等于规定速度v0时，内外轨道对火车轮缘无挤压2、当火车行驶速度v大于规定速度v0时，外轨道对火车轮缘挤压3、当火车行驶速度v小于规定速度v0时，内轨道对火车轮缘挤压二、拱形桥播放录像，交通工具(自行车、汽车等)过拱形桥．投影问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．学生在练习本上独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力．学生代表发言．投影学生推导过程，听取学生见解，点评、总结．生：在最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力：由牛顿第三定律求出桥面受到的压力．FN=G—mv2/r可见，汽车对桥的压力FN小于汽车的重力G，并且压力随汽车速度的增大而减小．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FN=0代入上式可得，此时汽车的速度为gRv，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：好，下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些？生：通过对汽车进行受力分析．汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大．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．[课堂训练]：1、一卡车匀速行驶，地形如图由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段是（）2、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答案：(1)2.98×104N(2)1.78×104N(3)30m／s课时2（板书）三、航天器中的失重现象师：从前面研究的一道题可以看出，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．如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢?会不会出现这样的情况；速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?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．投影学生推导过程，引导学生间交流、讨论．师：刚才同学们交流、讨论的问题即为课本第28页上面的“思考与讨论”，该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．投影：假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的速度多大?通过求解．你可以得出什么结论?生：通过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Rg，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．四、离心运动教师演示：一绳拉球在空间水平做圆周运动师：若松手会发生什么事？为什么？生：它会沿切线飞出去，因提供向心力的外力消失了，它会做逐渐远离圆心的运动师：(听取学生代表的发育，点评、总结)如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出去．（板书）四、离心运动如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方向飞出去．但会逐渐远离圆心．这两种运动都叫做离心运动．[讨论与思考]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?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?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．教师听取学生见解，点评、总结．并投影出“洗衣机脱水时”和“高速运动的汽车转弯时”的多媒体课件，并强调遵守交通法规的重要性，超速的危害，让同学们回去与父母交流。[课堂训练]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．答案：(1)2.42m/s(2)2.6N思考：若本题中将绳换成轻杆，将桶换成球，上面所求的临界速率还适用吗?（板书）五、竖直平面内的圆周运动1、绳拉球v=Rg为最高点的临界速度，此时T=0在最高点当V﹥Rg时，绳对小球有拉力2、杆拉球在最高点当V﹥Rg时，杆对球有拉力；当V﹤Rg时，杆对球有支持力当V=Rg时，杆对球无作用力；当V=0为杆最高点的临界速度（学生练习）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?答案:（1）2.5m/s(2)1.76N离心运动（平抛运动）三、课堂小结让学生自己小结课后反思：本节课是按照新课标的标准来设计的，将课堂还于学生。教师在教学设计中遵循学生的认知规律，利用鲜活的物理事例，让学生感到物理就在我们身边；通过学生们的探究活动和对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力，培养学生观察生活的良好晶质，培养学生发现问题、解决问题的主动求知的意识。在教学中渗透了法制教育，让物理走向生活。