匀速圆周运动的实例分析教案

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1、匀速圆周运动的实例分析教学设计思路：一、教学理念 本节课的教学设计努力遵循教育部颁发的普通高中物理课程标准倡导的“促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考”的教学理念在课堂教学中以问题为主线，倡导情景设置、师生交流，在自主、合作、探究的氛围中，引导学生自己提出问题，努力促使学生成为一个研究者 二、教学方法 1改变教师一味讲授、学生被动接受的方式，努力引导学生进行自主探究式的学习整个教学设计始终围绕各问题小组提出的问题，引导学生进行交流并逐步解决问题课堂上减少教师滔滔不绝的画面，更多的时间留给学生发表自己的见解并相互进行交流、讨论转变学、教方式，努力体现学生的主体性 师生互

2、动活动设计： （ 1 ）教师利用多媒体课件展示物理情景，在分析时点拨关键之处 （ 2 ）学生通过自学、观察来讨论、分析实际问题与书本知识的联系，找出解决办法 2为了在课堂教学中顺利地实现三维目标，必须首先创设问题情境，为问题教学创造良好的教学氛围，这样可以引起学生对教学内容的兴趣，激发学生的求知欲望，为完成课程目标打下基础，为教学活动的顺利开展创造条件从本次公开课的导入部分所产生的效应，可以看出新课程理念下创设问题情境的重要性 （ 1 ）身边的课程资源是创设问题情境的源泉 学生最熟悉的现象莫过于身边的物理现象，对身边的物理现象感兴趣，是学生的天性因此，在物理教学过程中，应充分利用身边的课程资源

3、，接近学生的经验，这样创设出来的问题情境才有亲切感，才会营造出良好的课堂氛围一个小小的 “ 水流星 ” 实验能够引起学生强烈的共鸣就是很好的例证 （ 2 ）问题情境的创设要抓住如下几个要素 根据学校的实际情况选择课程资源 由于各个学校的条件有所不同，所以在选择课程资源时应依据教材的要求，结合本校的实际情况进行取舍，灵活变通 根据学生的实际情况整合课程资源 由于学生的起点、能力等有所不同，教师应根据学生的实际情况，对现有的课程资源进行整合，创设符合学生实际、贴近学生生活的问题情境，这样才能充分调动学生的积极性，为探究活动找到一条最佳的入题 “ 路径 ” 问题情境应与 “ 焦点问题 ” 相配合 焦

4、点问题就是所研究的事物或对象的主要问题确定了焦点问题就等于确定了探究活动的主攻方向，便于把注意力集中到被研究的问题上因为问题情境是为 “ 焦点问题 ” 服务的，所以问题情境的创设不能与 “ 焦点问题 ” 相脱节，不能把问题做 “ 花 ” 做 “ 难 ” ，应讲究 “ 针对性 ” 和 “ 实效性 ” 问题情境应为 “ 焦点问题 ” 做铺垫 问题情境的创设就是为了让教师更好地引导学生围绕焦点问题展开探究活动，使学生掌握知识与技能，体验过程与方法，受到情感态度与价值观的熏陶在开展探究活动的过程中，教师应根据学生的认知水平、实验能力等情况，设置一些子问题，为学生 “ 铺垫 ” 合适的 “ 台阶 ” ，

5、引导学生由解决子问题逐步过渡到焦点问题，最终达到解决焦点问题的目的 （ 3 ）问题情境的创设应体现师生共同参与 在新课程理念下，教师既是学生进行探究活动的指导者，同时也是学生参与探究活动的合作者在问题情境的创设过程中，要求教师将自己的行为与学生的活动紧密地联系起来，与学生一道共同参与问题情境的创设，这样才能引起共鸣，产生良好的 “ 入题 ” 效果 （ 4 ）问题情境的创设要让学生有成就感 新课程理念强调渗透 “ 情感态度与价值观 ” 的熏陶，即培养学生学习物理的兴趣与激情只有让学生在参与探究活动的过程中获得成功，才能更好地让学生体会到学习物理的乐趣与价值，才能让学生在学习的过程中迸发出激情的火

6、花在问题情境的创设过程中，教师要千方百计地引导学生积极参与其中，并让学生获得成功，让学生感受学习物理的快乐，领悟自然的和谐与奇妙 学习任务分析： 一、培养学生分析向心力来源的能力，引导学生对做圆周运动的物体进行受力分析，让学生清楚地认识到物体沿半径方向受到的合外力，就是提供给物体做圆周运动的向心力 二、培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，通过对例题的分析与讨论（结合动画或课件），引导学生从中领悟、掌握运用向心力公式的思路和方法 第一，根据物体受力情况分析向心力的来源 第二，运用向心力公式计算做圆周运动所需的向心力 第三，物体实际受到的力提供了它所需要的向心力，列出方程求解 三、可多举一些实

7、例让学生分析向心力可由重力、弹力、摩擦力等单独提供，也可由它们的合力提供四、在讨论汽车过拱桥的问题时，汽车做的是变速圆周运动，对此要根据牛顿第二定律的瞬时性向学生指出：在变速圆周运动中，物体在各位置受到的向心力分别产生了物体通过各位置的向心加速度，向心力公式仍然适用但要注意，对于物体做变速圆周运动的情况，只有在物体通过最高点和最低点时，向心力才是合外力同时，还可以向学生指出：此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象，是发生在圆周运动中的超重或失重现象 学习者分析：一、学生学完匀速圆周运动的理论知识，尚缺乏实际的应用，对定律的理解还比较粗浅，本节课帮助学生建立一个生动活泼的场景，利于学

8、生的理解、消化二、本节课来源于生活中的大量实例，但学生对相关新事物、新情况的了解较为片面，不能很好地由感性认识提升为理性认识，通过对本节的学习让学生掌握探究学习的一般方法，使其成为学生终身学习的基础教学目标 ： 一、知识与技能 1知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，那么这个力或这个合力就是做匀速圆周运动的物体所受的向心力会在具体问题中分析向心力的来源 2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 3知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度 二、过程与方法 1通过对匀速圆周运动实例的分析，渗透理论

9、联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力 2通过匀速圆周运动的规律在变速圆周运动中使用，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 3通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力 三、情感态度与价值观 1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 2通过对离心现象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 3养成良好的思维习惯，形成科学的价值观 教学准备 ：多媒体电脑及大屏幕投影 重点难点 1教学重点：曲线运动的速度方向、物体做曲线运动的条件2教学难点：物体

10、做曲线运动的条件，曲线运动的普遍规律 教学过程 教学环节 教学内容 教学说明 导入新课 1. 复习匀速圆周运动的知识点 （提问）描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系 从动力学角度回答对匀速圆周运动的认识 巩固知识 直接过渡导入 学以致用是学习的最终目的，本节课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、 讨论向心力的来源1观察思考：自行车、汽车拐弯时向心力的来源 2请学生列举一些做匀速圆周运动的例子，分析向心力的来源 生：万有引力提供向心力（人造地球卫星）；弹力提供向心力（系绳小球在光滑水平面上做匀速圆周运动）；摩擦力提供向心力（物体在转盘上随转盘一起转动）；

11、合力提供向心力（圆锥摆等） 师：（说明） （ 1 ）向心力是按效果命名的力 （ 2 ）任何一个力或几个力的合力只要作用效果是使物体产生向心加速度，这个力或合力就是物体所受的向心力； 它可以是某种性质的一个力，也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力 （ 3 ）不能认为做匀速圆周运动的物体在各种实际的力之外，还要另外受到向心力 二、火车转弯问题1图片展示：平直轨道上匀速行驶的火车提出问题：（ 1 ）火车受几个力的作用？ （ 2 ）这几个力的关系如何？ 学生活动设计 （ 1 ）观察火车运动情况 （ 2 ）画出受力示意图，结合运动情况分析各力的关系 师生互动 （ 1 ）火车受重力、支持力、牵

12、引力及摩擦力 . （ 2 ）四个力的合力为零，其中重力和支持力的合力也为零，牵引力和摩擦力的合力也为零 过渡火车转弯时情况会有何不同呢？ 图片平弯轨道火车转弯情形提出问题： （ 1 ）转弯与直进有何不同？ （ 2 ）受力分析 学生活动 结合所学知识讨论分析 师生互动 思维方法渗透 只要是曲线轨迹就需要提供向心力，并不是一定做匀速圆周运动中的 r 指确定位置的曲率半径 结论转弯时需要提供向心力，而平直前行不需要 受力分析得：需增加一个向心力 ( 效果力 ) ，由铁轨外轨的轨缘和铁轨之间互相挤压产生的弹力提供 深入思考 师：挤压的后果会怎样？ 学生讨论 生：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也

13、很大这样的话，轨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 设疑引申 师：那么应该如何解决这一实际问题？ 学生活动 师：发挥自己的想象力结合知识点设计方案 提示 （ 1 ）设计方案的目的是为了减小弹力 （ 2 ）录像剪辑火车转弯 学生提出方案 铁路外轨比内轨高，使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上此时，重力和支持力不再平衡，它们的合力指向“圆心”，从而减轻铁轨和轨缘的挤压 点拨讨论 师：那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢？ 学生归纳 生：重力和支持力的合力正好提供向心力，铁轨的内外轨均不受到挤压 ( 不需有弹力 ) 定量分析 投影如下图所示 设车轨间距

14、为 L ，两轨高度差为 h ，转弯半径为 R ，火车质量为 M 师生互动分析 根据三角形边角关系 对火车的受力情况进行分析，重力和支持力的合力提供向心力，内外轨均无挤压 又因为 很小 所以 sin tan 综合有故又所以实际讨论 在实际中反映的意义是什么？ 学生活动 结合实际经验总结： 实际中，铁轨修好后 h 、 R 、 L 一 定， g 为定值，所以火车转弯时的车速为一定值 拓展讨论 若速度大于又如何？小于呢？ 师生互动分析 （ 1 ）F 向 F ( F 支与 G 的合力 ) ，故外轨受挤压，对轨缘有作用力 ( 侧压力 ) F 向 F F 侧 （ 2 ） F 向 F ( F 支与 G 的合力

15、 ) ，故内轨受挤压后对轨缘有侧压力 F 向 F F 侧 说明向心力是水平的 三、飞机转弯 1录像剪辑飞机转弯，提问：向心力的来源 受力分析， 如图所示四、汽车过拱桥问题 1凸形桥和凹形桥 (1) 物理模型 投影如图 (2) 因是桥形弯曲，故需向心力 2在静止情况下分析 学生活动 结合“平衡状态”进行受力分析 同学解答 生：重力、支持力，二者合力为零，F 压 G 3. 以速度 v 过桥顶 ( 底 ) (1) 过凸形桥顶 学生活动 画受力示意图 . 利用牛顿运动定律分析F 压. 同学主动解答 考虑沿半径方向受力 牛顿第三定律 . F 压F N F 压F N 讨论： 由上式知 v 增大时，F 压减

16、小，当时，F 压0；当时，汽车将脱离桥面，发生危险 (2) 过凹形桥底 学生活动 画受力示意图 利用牛顿定律分析 F 压 提问 C 层次同学，类比分析 考虑沿半径受力 牛顿第三定律 F 压F N F 压F N 由上式知，v增大，F 压增大 拓展讨论 实际生活中的拱形桥是哪种？为什么？ 理论联系实际分析 实际中都是拱形桥 原因 F 压mg失重注意： 利用图片展示，提高学生兴趣 学生的思维在于教师的激发，学习的积极性在于教师的调动通过让学生发表见解，提出疑问，培养学生的语言表达能力和分析问题的能力 问题小组提出的问题很多，课堂上师生探究的仅仅是其中的一部分 通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联

17、系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力 强化训练 例题1：质量为 m 的小球用长为 L 的细线连接着，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为 ，试求其角速度的大小？对小球而言，只受两个力，重力和细线拉力，这两个力的合力 mgtan 提供向心力，知道半径 r Lsin所以由 得 总结规律 投影解题思路： 1明确研究对象，分析其受力情况，确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，以确定向心力的方向，这是基础 2确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力，此为解题关键 3列方程求解 . 在一条直线上，简化为代数运算；不在一条直线上，运用平行四边形定则

18、4解方程，并对结果进行必要的讨论通过实例分析，达到巩固所学知识的目的 内容拓展；离心运动1认识离心运动 师生互动 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 学生讨论 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，运动员一松手，“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，会出现向外侧滑的现象 师： ( 听取学生代表的发言，点评、总结 ) 如果向心力突然消失，物体由于惯

19、性，会沿切线方向飞出去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的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筒及洗衣机脱水时水的受力分析图 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 2离心运动的应用和防止 离心运动有很多应用，离心干燥器就是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置，在

20、纺织厂里用来使棉纱、毛线或纺织品干燥把湿物体放在离心干燥器的金属网笼里，网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力 F 足以提供所需的向心力 F ，使水滴做圆周运动当网笼转得比较快时，附着力 F 不足以提供所需的向心力 F ，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的 我们知道，体温计装有水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口，测过体温后，升到缩口上方的水银柱因受缩口的阻力不能自动缩回玻璃泡里在医院里将许多用过的体温计装入小袋内放在离心机上，转动离心机，把水银柱甩回玻璃泡里当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F 足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动

21、. 当离心机转得相当快时，阻力 F 不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的如果转弯时速度过大，所需向心力 F 大于最大静摩擦力 Fmax ，汽车将做离心运动而造成交通事故因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度 利用所学知识解释生活中的现象，提高解题能力的同时大大增强学生的学习兴趣 作业“练习与评价”第 1、 2 题 教学流程图： 教学反思：圆周运动在实际生活中有广泛的应用，有关圆周运动的问题是对牛顿运动定律的进一步应用，是教学的难点，同时也是学习机械能和电学知识的基础，通过实例分析求解，教会学生解决问题的一般方法，特别要掌握几个模型及条件 11 / 11文档可自由编辑打印