新課程教學(xué)設(shè)計案例

1、.新課程教學(xué)設(shè)計案例第四章第3節(jié) 向心力的實(shí)例分析（教學(xué)設(shè)計） 惠安一中物理組 陳雪玲 【教材分析】本節(jié)課教材立足于勻速圓周運(yùn)動基本規(guī)律上，結(jié)合實(shí)際生活中兩個實(shí)例“火車轉(zhuǎn)彎”和“汽車過拱橋”進(jìn)行分析，解決有關(guān)圓周運(yùn)動的問題，重要的是搞清楚向心力的來源，明確提出向心力是按效果命名的力，任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，這是研究圓周運(yùn)動的關(guān)鍵。后面又附有思考與討論，進(jìn)一步開拓了學(xué)生的思維?！緦W(xué)情分析】 本節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)基本掌握勻速圓周運(yùn)動規(guī)律和描述圓周運(yùn)動的基本物理量（線速度、角速度、向心力和向心加速度）以及有關(guān)公式推導(dǎo)和計算之后，安排的一節(jié)

2、實(shí)例分析課。在課堂中采用實(shí)驗(yàn)演示、多媒體、電腦動畫模擬輔助手段，幫助學(xué)生建立形象直觀的認(rèn)識，降低難度?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識與技能： 1、知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，會在具體問題中分析向心力的來源，進(jìn)一步理解向心力的概念。 2、理解向心力公式，進(jìn)一步明確勻速圓周運(yùn)動的產(chǎn)生條件，掌握向心力公式的應(yīng)用，知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動。過程和與方法：1、通過對實(shí)際生活中兩個實(shí)例分析，培養(yǎng)在具體實(shí)際問題中分析向心力來源的能力。 2、通過理解火車軌道彎道處為什么外側(cè)比內(nèi)側(cè)高，培養(yǎng)學(xué)生會把物理與社會、生活、科技聯(lián)系起來的能力，科學(xué)思維能力和

3、分析問題理解問題的能力。情感態(tài)度價值觀： 1、通過勻速圓周運(yùn)動實(shí)例分析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣。【重點(diǎn)難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：1、理解向心力是一種效果力，分析具體問題中向心力的來源。2、在具體問題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求解有關(guān)問題。教學(xué)難點(diǎn)：1、解決實(shí)際問題時物理方法的滲透2、火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運(yùn)動模型的建立。3、關(guān)于臨界問題的討論與分析。【設(shè)計思想】為了在教學(xué)中體現(xiàn)科學(xué)探究精神，盡可能完整地經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，使學(xué)生通過體驗(yàn)，感受到戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時的喜悅，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣，了解科學(xué)方法，獲取科學(xué)知識，本節(jié)教學(xué)把課本中教學(xué)內(nèi)容以問題的形式提出，通過

4、學(xué)生探究式的大膽的假設(shè)和猜想，再通過科學(xué)的分析，將物理理論應(yīng)用生活實(shí)際之中?！窘虒W(xué)過程】一、新課引入1、復(fù)習(xí)提問：（1）向心力的求解公式有哪幾個？（2 ) 如何求解向心加速度？ 二、新課教學(xué)（一）討論向心力的來源² 舉一些實(shí)例，并展示相關(guān)圖片，讓學(xué)生分析向心力的來源 。² 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，得出結(jié)論：分析和解決勻速圓周運(yùn)動的問題，關(guān)鍵的是要把向心力的來源搞清楚。向心力是按效果命名的力，并不是一種新的性質(zhì)的力。（二）討論火車轉(zhuǎn)彎問題【課件或?qū)嵨锬Ｐ驼故尽磕M火車在平直軌道上勻速行駛的火車。師 1、火車受到幾個力的作用？2、幾個力之間的關(guān)系如何？學(xué)生觀察火車運(yùn)動情況，畫出受

5、力示意圖,并討論回答： （1）此時火車車輪受三個力：重力、支持力、牽引力和摩檫力。 （2）四個力的合力為零,其中重力與支持力和牽引力與摩檫力分別都是一對平衡力.師 那火車轉(zhuǎn)彎時情況又會如何呢?【展示圖片1】 火車車輪有凸出的輪緣結(jié)構(gòu)圖片1【課件或?qū)嵨锬Ｐ驼故尽?模擬火車在平面轉(zhuǎn)彎軌道上火車轉(zhuǎn)彎的情形。 學(xué)生活動結(jié)合所學(xué)知識討論和分析:1.火車轉(zhuǎn)彎和直進(jìn)有何不同2.對火車進(jìn)行受力分析師生互動（1）當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時，火車做曲線運(yùn)動，所受的合外力不等于零，合外力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。（2）由受力分析得：此時提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力來源于鐵軌外軌和輪緣相互擠壓產(chǎn)生的彈力。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考 那么擠壓后果會

6、如何？學(xué)生討論由于火車質(zhì)量很大、速度也很大，故所需的向心力也很大。這樣的話，外軌和輪緣間的相互作用力將很大，容易造成鐵軌或輪緣的損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。設(shè)疑 那么我們該如何解決這個問題呢？（最大限度地調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)活動。給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論，教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥）學(xué)生活動發(fā)揮各自想象能力結(jié)合知識點(diǎn)討論、猜想、設(shè)計改進(jìn)方案（學(xué)生常常從向心力公式出發(fā)，去改變速度、半徑和質(zhì)量的方法，減小向心力的大小）教師引導(dǎo)思考分析 改變速度、半徑和質(zhì)量的方法是否能在實(shí)際生活中實(shí)行。顯然，學(xué)生很快就會發(fā)現(xiàn)該種方法沒有達(dá)到解決實(shí)際問題的意義。教師引導(dǎo) 是否可以采用增大提供向心力的合力呢？師生互動【課件或

7、實(shí)物模型展示】實(shí)際彎道處的情況（運(yùn)用模型說明） （1）用錄像資料展示實(shí)際的轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌。 （2）用課件展示此時火車的受力情況，并說明此時火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)。 （3）進(jìn)一步用課件展示此時火車的受力示意圖，并分析得到：此時支持力與重力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力?！具M(jìn)一步設(shè)問】那么什么情況下，就可保證鐵軌的內(nèi)、外側(cè)均不受擠壓呢？學(xué)生當(dāng)向心力恰好由支持力和重力的合力提供時，鐵軌的內(nèi)、外軌均不受到側(cè)向擠壓的力.拓展討論（定量分析火車轉(zhuǎn)彎時的向心力）假設(shè)火車轉(zhuǎn)彎時的向心力完全由支持力和重力的合力提供，如圖所示：據(jù)平行四邊形法則和牛頓第二定律得：mgtan=式

8、中的v是火車對內(nèi)、外輪均無擠壓時的行駛速度。那么當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時的速度大于v或小于v時，情況又如何呢？師生互動分析1.當(dāng)火車行駛速度大于v時，外軌道對輪緣有側(cè)壓力。2.當(dāng)火車行駛速度小于v時，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力?？偨Y(jié)在火車轉(zhuǎn)彎處，讓內(nèi)軌低于外軌，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由重力和彈力的合力提供，不然的話，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力應(yīng)由外軌對車輪的擠壓力提供，而這樣對車軌會造成損壞，車速大時，容易出事故。探索情景：圓錐擺：在長度是L的細(xì)繩下端拴一質(zhì)量為m的小球，固定繩子的上端，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)。試分析做圓錐擺運(yùn)動的小球的向心力的來源，并討論小球旋轉(zhuǎn)的角速度逐漸增大時帶來的小球受力

9、和運(yùn)動情況的變化。三、討論汽車過拱橋過橋問題【視頻片段和課件展示】放視頻片段展示汽車過凸形拱橋的物理情景（課件展示兩個過程）1.汽車靜止在橋頂；2.汽車以一定的速度通過橋頂。學(xué)生活動討論下列問題：（1）上述兩個過程有何區(qū)別？汽車靜止在橋頂時，汽車所受到的重力等于支持力，合力為零。汽車以一定的速度通過橋頂時，同樣也受到重力和支持力，但它們的合力不為零.（2）汽車以一定的速度通過橋頂時，我們可以認(rèn)為它做圓周運(yùn)動，分析汽車在橋頂時的向心力由誰提供？向心力由重力和支持力的合力提供?！菊n件展示】汽車經(jīng)過下列兩圖中位置時向心力方向如何？你是怎樣判斷的？學(xué)生在甲圖中，向心力應(yīng)指向圓弧所在圓的圓心，所以豎直向

10、下。而在乙圖中，向心力也應(yīng)指向圓弧所在圓的圓心，所以豎直向上。師對圖示汽車所在位置，運(yùn)用牛頓第二定律能得到什么樣的關(guān)系式？*;學(xué)生甲圖中：mg-F1=F1=G-此時F1<G在乙圖中：F2-mg=F2=mg+此時F2>mg拓展討論討論實(shí)際生活中的橋?yàn)槭裁炊冀ǔ深愃朴诩讏D中的凸形拱橋？學(xué)生：因?yàn)樵谕剐喂皹虻那闆r下過最高點(diǎn)時，F(xiàn)支<mg汽車處于失重狀態(tài)，對橋的壓力小于重力。在過凹形橋最低點(diǎn)(實(shí)驗(yàn)演示)：F支>mg汽車處于超重狀態(tài)，對橋的壓力大于重力。 總結(jié)設(shè)汽車質(zhì)量為m，橋面圓弧半徑為r，汽車在橋面最高點(diǎn)的速率為v，汽車所受支持力為F，則：mg-F=F=mg-探索情景：rO雜

11、技節(jié)目水流星：一根細(xì)繩系著盛水的杯子，演員掄起繩子，杯子就做圓周運(yùn)動，甚至杯子運(yùn)動到豎直面內(nèi)的最高點(diǎn)，已經(jīng)杯口朝下，水也不會從里灑出。試通過分析，說明水為什么不會灑出來？要想保證這一節(jié)目成功不讓水灑出來必須要滿足什么條件？ （讓學(xué)生回去親自動手做實(shí)驗(yàn)，并思考上述問題）總結(jié)、拓展這節(jié)課我們通過討論分析幾個圓周運(yùn)動的實(shí)際問題，體驗(yàn)到了對解決圓周運(yùn)動問題的基本思路和方法，而實(shí)際生活中的圓周運(yùn)動問題還很多， 【教學(xué)總結(jié)】本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了向心力的應(yīng)用舉例，重點(diǎn)是分析什么力提供物體做圓周運(yùn)動需要的向心力，研究圓周運(yùn)動問題的關(guān)鍵是正確分析物體的受力情況，弄清在具體問題中向心力的來源，這種具體問題具體分析的解題思路，在今后的解題實(shí)踐中要應(yīng)用所學(xué)中逐步加深對圓周運(yùn)動問題的認(rèn)識?！窘虒W(xué)后記】本節(jié)課在教學(xué)各個目標(biāo)都基本達(dá)到要求，當(dāng)然在操作過程中，學(xué)生對物理各知識點(diǎn)不能很好的把握，從而學(xué)生在分析圓周運(yùn)動時，往往不明確它的依據(jù)為普通的運(yùn)動規(guī)律牛頓第二定律。在討論車過拱橋或凹形橋最高點(diǎn)或最低點(diǎn)車對橋面的壓力時，學(xué)生易認(rèn)為壓力的大小等于車所受重力的大小。為了很好解決這些問題，必須使學(xué)生明確以下觀點(diǎn)：（1