人教版物理必修二5.7《生活中的圓周運動》經(jīng)典課程教學(xué)設(shè)計

1、生活中的圓周運動教材分析本節(jié)是人教版高中物理必修 2 第五章第 7 節(jié)，也是曲線運動一章的 最后一節(jié)。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容既是對圓周運動規(guī)律的復(fù)習(xí)與鞏固，又是后面繼續(xù)學(xué)習(xí) 天體運動規(guī)律的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。教材安排了鐵路的彎道、汽車過拱 橋、航天器中的失重現(xiàn)象、離心現(xiàn)象四個方面的內(nèi)容，如果面面俱到，難免會蜻 蜓點水，為了在教學(xué)中突出重點、分散難點，我將教材內(nèi)容分為兩課時完成。本 課為第一課時主要討論鐵路的彎道的設(shè)計意圖和拱形橋問題。學(xué)情分析通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對圓周運動有了較為清晰地認(rèn)識，但是對于向心 力概念的理解還不夠深入。高一的學(xué)生思維活躍、求知欲強，他們希望通過學(xué)習(xí) 的圓周運動知識能解

2、決實際問題，只需要通過幾個圓周運動實例的問題引導(dǎo)，就 可以讓他們積極的參與到課堂中來，自主的解決問題。教學(xué)目標(biāo)知識與技能1. 能分析出火車轉(zhuǎn)彎向心力的來源，知道外軌比內(nèi)軌高的原因；2. 能定量分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題；3. 知道在解決一般圓周運動問題的方法是尋找向心力的來源。過程與方法1. 通過對生活中的圓周運動的實例，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學(xué)生分 析和解決問題的能力；2. 經(jīng)歷觀察思考、自主探究、交流討論等活動，提高學(xué)生應(yīng)用綜合知識的能 力。情感態(tài)度價值觀培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，運用生活中的圓周運動實例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興 趣和求知欲。教學(xué)重點1. 在具體問題中分析

3、向心力來源，尤其是在鐵路的彎道問題；2. 能定量分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題。教學(xué)難點能分析出火車轉(zhuǎn)彎向心力的來源，知道合力在水平方向上。教學(xué)策略1教法： 使用情境激趣、設(shè)疑引導(dǎo)、適時點撥的方式引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)；2學(xué)法：學(xué)生在教師的引領(lǐng)下，通過觀察現(xiàn)象、自主探究、交流討論等方式 參與到課堂中來，體驗解決實際問題的樂趣。教學(xué)用具1. 電子白板課件2. 演示教具：手工制作車輪、車軌模型，水流星模型設(shè)計思路本節(jié)主要鐵路的彎道、拱形橋兩部分內(nèi)容構(gòu)成。教學(xué)設(shè)計是以一段包含了八 個生活中的圓周運動的視頻引入，激發(fā)學(xué)生嘗試解決實際問題的興趣。鐵路的彎道教學(xué)過程設(shè)計了四個問題，由簡到難逐步展開

4、，層層遞進(jìn)，讓學(xué) 生能一步一步的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，尤其是教學(xué)難點“分析火車轉(zhuǎn)彎向心力的 來源，知道合力在水平方向上”更是由學(xué)生的自主探究得出，并且還引出了汽車 轉(zhuǎn)彎的向心力分析，讓學(xué)生最大程度的體驗解決實際問題的樂趣。拱形橋教學(xué)中先由教師進(jìn)行汽車經(jīng)過最高點的實例分析，從而學(xué)生分組討論 完成凹形橋最低點問題，并分小組探究完成課本“思考與討論”，最后將知識進(jìn) 行拓展，和學(xué)生一起分析水流星的實例。課時安排2 課時新課導(dǎo)入教師：（播放生活中的圓周運動視頻） 生活中許多的運動都可以看作圓周運動 或者看作圓周運動的一部分， 比如水車的運轉(zhuǎn)、 雜技環(huán)球飛車、 游樂場的過山車、 汽車轉(zhuǎn)彎等。今天我們就來學(xué)習(xí)

5、幾個生活中的圓周運動實例。板書題目：生活中的圓周運動）新課教學(xué)1. 鐵路的彎道教師：首先我們來研究身邊的圓周運動實例。觀看電子白板，這里有三張白 銀市最后一輛蒸汽機車的圖片，第一張圖片可以看出火車在平直的軌道上前進(jìn)， 第二、三張圖片可以看到火車在轉(zhuǎn)彎。（設(shè)計意圖：創(chuàng)造一種輕松的課堂氛圍，使學(xué)生能夠積極參與接下來的教學(xué) 過程）汽車、自行車轉(zhuǎn)彎因為它們有方向盤、有把手，那火車轉(zhuǎn)彎時，它有方向盤 嗎？火車在轉(zhuǎn)彎時的運動是圓周運動，那么火車轉(zhuǎn)彎的向心力又由誰來提供？帶 著這樣的問題，我們研究第一個圓周運動實例 - 鐵路的彎道。（板書標(biāo)題一：鐵路的彎道） 要想研究火車轉(zhuǎn)彎的向心力問題，首先要對車輪、車軌

6、的結(jié)構(gòu)有所了解。觀 看放大的火車車輪圖發(fā)現(xiàn)，車輪上有突出的輪緣，這樣輪子和輪緣一起放置在車 軌上，使得火車可以在車軌上穩(wěn)定的、安全的在車軌上運行而不易脫軌。為了研 究方便，火車轉(zhuǎn)彎時，外側(cè)的軌道稱為外軌，內(nèi)側(cè)軌道稱為內(nèi)軌。（展示教具：手工制作的車輪、車軌模型）問題 1：在平直的軌道上行駛時，火車受那些力？ 學(xué)生：豎直方向受重力、支持力、水平方向有牽引力和摩擦阻力。 教師：這四個力在各自的直線上互為一對平衡力，使得火車可以前進(jìn)。但是 火車不可能一直向前行駛啊，它在轉(zhuǎn)彎的時候需要向心力。問題 2：火車在水平的軌道上轉(zhuǎn)彎時，向心力由誰來提供？ （鼓勵學(xué)生思考并回答） 教師通過演示教具，和學(xué)生一起得出

7、：火車在水平的軌道上轉(zhuǎn)彎時，因為內(nèi) 外軌一樣高，外側(cè)車輪的輪緣會擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對輪緣產(chǎn) 生一個指向火車轉(zhuǎn)彎圓心處的一個彈力，這外軌對輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎時的 向心力。結(jié)論：外軌對輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎時的向心力。 教師：由該彈力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力有什么不妥？因為火車質(zhì)量大、速度 快，轉(zhuǎn)彎時需要的向心力很大， 靠這種方式得到向心力會很容易損壞輪緣與車軌， 增大運行過程中的各項維護成本。問題 3：有更好的解決方法嗎？（鼓勵學(xué)生思考并回答） 教師：如果在火車轉(zhuǎn)彎的地方，使外軌略高于內(nèi)軌，支持力 FN不再是豎直方 向，而是斜向指向彎道的內(nèi)側(cè)。它與重力 G的合力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)

8、彎提供了 一部分向心力。這就減輕了輪緣和外軌之間的擠壓，保護了車軌和車輪，減少了 火車運行的維護成本。問題 4：重力 G和支持力 FN的合力在水平方向還是在沿斜面方向？ （學(xué)生思考，教師電子白板展示） 教師：火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時，車軌對輪緣的彈力是水平方向的，該彈力 提供向心力說明火車轉(zhuǎn)彎的向心力是沿水平方向指向圓心。當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎雖然外軌 高于內(nèi)軌，但火車依然是在水平方向上完成了轉(zhuǎn)彎，因此，火車轉(zhuǎn)彎的圓心在水 平方向上，即重力 G和支持力 FN的合力沿水平方向指向圓心。學(xué)過該實例，知道了鐵路的彎道的設(shè)計原理，同時也知道了向心力既可以是 外軌對輪緣的彈力，也可以可以是重力和支持力的合力，只要它的

9、作用效果是使 物體產(chǎn)生向心加速度，那它就是物體所受的向心力。向心力是按效果命名的力， 同學(xué)們在研究圓周運動問題的時候，切不可把向心力當(dāng)做物體受到的另外一個力 去分析。課堂練習(xí)：火車以半徑 R 在鐵路上轉(zhuǎn)彎 , 火車質(zhì)量為 m , 內(nèi)外軌與水平面間夾角為 ，要 使火車通過彎道時僅受重力與軌道的支持力 , 火車速度 v 有多大？（學(xué)生思考，教師電子白板展示計算過程，并且和學(xué)生討論當(dāng)實際速度大于 或者小于該速度 v 時向心力的來源）接著再來思考汽車轉(zhuǎn)彎，汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎的時候做的也是圓周運動，它 的向心力由誰來提供？學(xué)生：由車輪與路面的靜摩擦力提供。 教師：如果靜摩擦力不足以提供轉(zhuǎn)彎的向心力，汽車

10、就會打滑漂移，容易發(fā) 生危險。因此公路設(shè)計師在設(shè)計轉(zhuǎn)彎處路面時，讓外側(cè)路面高于內(nèi)側(cè)路面，這樣與火車轉(zhuǎn)彎的特點類似，汽車轉(zhuǎn)彎的向心力就可以由重力和支持力的合力來提供 了。不僅汽車轉(zhuǎn)彎是這樣，飛機轉(zhuǎn)彎時機身傾斜也是一樣的道理。2. 拱形橋 鐵路的彎道是水平面的圓周運動問題，通過學(xué)習(xí)知道了它的受力特征及向心 力來源，接下來研究豎直面的圓周運動 - 拱形橋。（板書標(biāo)題二：拱形橋） 公路上拱形橋是常見的，它除了美觀的作用外，還有非常重要的使用價值。中間凸起的拱形橋也叫做凸型橋，中間凹陷下去的叫做凹形橋，汽車過凸型橋和 凹形橋都可以看作是圓周運動。我們先來分析汽車通過凸型橋的問題。（板書： 1 凸形橋）2

11、.1 汽車過凸型橋質(zhì)量為 m 的汽車以恒定的速率 v 通過半徑為 R的拱橋, 汽車在橋頂時對路選取汽車為研究對象，分析其受力情況，面的壓力是多大 ?2FN =mg m車對橋壓力為零NR結(jié)論：汽車過凸型橋最高點時，對橋面的壓力小于自身的重力，此時FN =G2 m ，汽車處于失重狀態(tài)。R2（板書： FN =mg m，失重）R2.2 汽車過凹形橋FN（由學(xué)生自己、分析探究，展示結(jié)果，教師補充）結(jié)論：汽車過凸型橋最高點時，對橋面的壓力大于自身的重力，此時=mg+m ，汽車處于超重狀態(tài)。2（板書： FN =G + m ，超重 ）R3. 雜技：水流星回顧一開始上課觀看的視頻， 學(xué)生思考：為什么水流星里面的

12、水不會流出來？ 與汽車過凸型橋最高點類似，水流星的水受到的重力提供了它在最高點的向 心力，使得它可以繼續(xù)做圓周運動，因而水流星里的水不會流出來。由此看來， 水流星的雜技表演也并不神秘。（學(xué)生在講臺演示水流星模型）不僅是水流星里最高點的水，雜技環(huán)球飛車?yán)锩孀罡唿c的摩托車手，翻滾過 山車最高點的人沒有掉下來，都是一樣的原理。課堂小結(jié)這節(jié)課學(xué)習(xí)了水平面的圓周運動實例 - 鐵路的彎道和豎直面的圓周運動實 例- 拱形橋；知道了研究圓周運動的思路：尋找向心力的來源。作業(yè)布置1、完成課后 P30 習(xí)題 2、 3、42、預(yù)習(xí)第二課時內(nèi)容板書設(shè)計生活中的圓周運動、鐵路的彎道外軌高于內(nèi)軌、拱形橋凸形橋：FN =mgm凹形橋： FN =mg+m教學(xué)反思通過本節(jié)課