生活中的圆周运动教学设计分享

1、 生活中的圆周运动教学设计 山西省孝义中学校 刘利珍一、课程标准的要求 这一节为生活中的圆周运动，与生活了解较紧密，能极大的激发学生的学习兴趣，要求学生能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。二、教学目标分析（一）知识与技能 1、会在具体问题中分析向心力的来源，会处理火车转弯、汽车过桥等圆周运动问题。 2、会应用牛顿运动定律分析圆周运动问题。 3、知道航天器中的失重现象的本质。 4、知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。 （二）过程与方法 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，掌握牛顿第二定律分析向心力的方法，培养理论了解实际的能力。 2通过观察公路转弯和铁

2、路弯道的设计，培养学生应用物理的能力。（三）情感、态度与价值观 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。 3、尽量让学生独立完成问题的分析，体验独立解决问题的成功感。三、教学的重点与难点 教学重点：分析具体问题中向心力的来源。 教学难点：在具体问题中分析向心力来源 突破办法：组织学生分析讨论，对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明，使学生更易理解。四、教学手段多媒体：主要PowerPoint演示文稿以及图片，并辅以视频。多媒体使用说明：多媒体作为教学辅助手段，使空洞的语言描述得以形象直观

3、地展现，增强学生的感性认识。五、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图导 入 新 课 知识回顾 物体做圆周运动时向心力有何特点？ 方向：指向圆心 大小：来源：由多力的合力，或由一个力，或某个力的分力提供匀速圆周运动中，向心力等于其受到的合外力知识点准备明确学习目标1、会在具体问题中分析向心力的来源，会处理火车转弯、汽车过桥等圆周运动问题。2、会应用牛顿运动定律分析圆周运动问题。3、知道航天器中的失重现象的本质。4、知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。情景导入火车转弯、汽车过拱桥都属于物体的圆周运动，我们怎样分析其运动情况？宇宙飞船中的航天员在舱内受力情况如何？他处于什么样的

4、情况？教师提问的方式，引入本节课学习的主要内容 新 课 教 学 主 要 过 程 新 课 教 学 主 要 过 程 一、火车弯道的设计 1、展示火车转弯图片分析火车转弯可看做什么样的运动 2、展示火车车轮图片 车轮设计成这样有何好处？3、火车转弯时需要向心力，向心力由什么力来提供呢？4、这两个力都是竖直方向的，而火车在水平面内转弯，需要水平方向的向心力，结合车轮的特点分析。5、出示例题 一列火车在水平轨道上以半径r = 300 m 转弯，火车质量为m = 8×105 kg，速度为30m/s，求火车所需的向心力是多大？它是由什么力提供的？6、观察数据，你有何启发？7、如何改进才能够使轨道和

5、轮缘不容易损坏呢？观察图片列车实际转弯过程，提醒学生观察轨道的情况。8、这样做有何好处呢？教师引导分析 如果在转弯处使外轨道略高于内轨道，车身倾斜。9、它的合力指向哪里呢？这样对轨道压力减小，减轻损坏。思维拓展 室内自行车赛、高速路面上也是外高内地，并且超车道比主车道更加倾斜。 10、当轨道平面与水平面之间的夹角和转弯半径r确定时，速度多大能达到我们预设的效果。11、实际操作中不好确定，设两轨的高度差为h，两轨间距为l，上式可如何表示。（提示，这里的很小tansin）q 12、对这个式子你如何理解？13、设火车转弯时的实际速度为v，(1) vv0时，内外轨对轮缘均没有侧向弹力；（2）vv0呢（

6、3)vv0呢二、汽车过拱桥展示图片 拱形桥 凸形桥 1、汽车在拱桥上行驶时可看做什么运动？ 汽车过拱桥是典型的竖直面内的圆周运动。其研究方法与水平面内的圆周运动方法相同。我们目前只研究最高点与最低点的状态。 2、如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，桥面受到的压力如何？ 引导学生分析受力情况，并逐步求得桥面所受压力。 分析过程： 确定研究对象； 分析汽车的受力情况； 找圆心； 根据牛顿第二定律列方程，得出结论。3、根据上式，结合前面的问题你能得出什么结论？ 4、试分析如果汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？ 5、地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R（R=6

7、400km），若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零？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6、如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？ 7、前面我们曾经学习过超重和失重现象，那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点，凹形桥的最低点分别处于哪种状态？ 8、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？ 9、杂技演员表演的“水流星”节目，杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口朝下，水为什么没有从杯子里洒出？超链接水流星视频。三、航天器中的失重现象宇宙飞船绕着地球转，可看做圆周运动。1、舱内宇航员受到

8、什么力的作用？2、航天员受力FN = 0时，v=?四、离心运动1、物体做圆周运动时，某一时刻，向心力突然消失，物体会怎样？2、离心现象的本质是什么？教师讲解F=匀速圆周运动F<离心运动F>向心运动3、学生看书回答：（1）什么是离心现象？（2）离心现象的应用有哪些？（3）离心现象的防治有哪些？对一些离心现象进行解释。（1）、当脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力使水滴做圆周运动。当脱水筒转得比较快时，附着力F 不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过小孔，飞到脱水筒外面。（2）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的静摩擦力提供的。如

9、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。拓展训练 质量为M=20X104KG的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径为20M，如果桥面承受的压力不得超过30×105N，则 汽车允许的最大速率是多少？ 若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？ 最容易发生爆胎的点是？ 布置作业 课后分级训练课堂小结：生活中有很多运动都可以看作圆周运动，解决这类问题的关键就是处理圆周运动问题的一般步骤： 水平面内的圆周运动轨道将两车轮的轮缘卡在里面。对车轮进行受力分析受重力和支持力

10、。靠轨道与轮缘之间的侧向压力来提供。火车受力情况如图所示， F=2.4×106N- (2)如此长时间后，对轨道和列车车轮的磨损较大，使得轨道或车轮变形，极易发生交通事故。外轨比内轨略高。火车受力不是竖直的，而是斜向轨道的内侧。合力指向圆心，成为使火车转弯的向心力。讨论求解：mgtan= m v02/r 列车转弯行驶速度是一定的，因为铁路建好后r,h,l都是定值。如果要提速的话，可以将铁路弯道的建的平缓些r大，或者将高度差h增大，或者将两轨间距减小。vv0时外轨对轮缘有侧向弹力 所需的向心力较大，靠重力与支持力的合力不足以提供，需要外轨对车轮的侧向压力。vv0时，内轨对轮缘有侧向弹力所

11、需的向心力较小，重力与支持力的合力太大，内轨对车轮的侧向压力予以抵消部分。竖直面内的圆周运动先对汽车进行受力分析，求出其合力，由合力提供向心力。A汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg； B汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当达到时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。此时司机处于完全失重状态。过凸形桥最高点时处于失重状态，过凹形桥最低点时处于超重状态。mg(1) 当 时，FN0 ，水在杯中刚好不流出；(2)  当 时，FN>0 ,水不会流出；(3) 当 时，FN<0 ，此时水将会流出杯子。航天员处于完全

12、失重状态离心运动学生看书总结选准研究对象进行受力分析（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图;（3）求出在半径方向的合力，即向心力；（4） 结合匀速圆周运动的特点列方程求解。 通过情景分析 ，层层设问激疑，使得学生的思维动起来，利用物理知识发现问题，积极解决问题，培养理论了解实际的能力。老师用赞赏的目光看待学生的总结，和学生进行了一次情感交流，更容易在感情上共鸣。由易到难，学生容易接受培养学生独立解决问题的能力。知识的拓展与延伸，通过分析即对圆周运动和牛顿运动定律知识点了解。而且可以解决生活中的现象，激发学习兴趣。对生活中的现象进一步认识，提高学习兴趣。独立总结，提高解决问题能力。板书设计：一、铁路弯道的设计外轨比内轨高，车重力与支持力的合力提供向心力。列车行