高中物理鲁科版4第四章光的折射与全反射 离心运动教学设计

高中物理（必修2）（粤教版第二章第三节）《离心现象及其应用》教学设计一、教材分析教材首先从实际常用的案例中引出离心现象最后探究得到发生离心现象的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想。本节主要让学生了解离心现象产生的原因及其在生产上的应用，教学时要充分利用课本的素材，提高学生综合运用知识的能力，但是有些与离心运动有关的实际问题比较复杂，教学举例时应列举常见容易理解的例子。二、学生分析兴趣的产生与好奇心和求知欲密切相关。好奇心是一种本能，当外界有什么新异的事物出现时，人总要去探究一下；求知欲是在好奇心的基础上发展起来的，是对知识的热烈追求；而兴趣就是在求知欲的基础上产生的，是推动学习的内在动力。所以在上课期间教师要利用各种手段来激起学生的兴趣和好奇心。离心现象的知识学生在日常生活中基本上都有一定的感性认识，但没有形成系统的知识结构，也不知道其产生的原因，经过高中前面两节内容的学习，学生对圆周运动的认识能力已经有了相应的提高，对离心现象应该有了一定的好奇心，在此好奇心基础上加以引导并深入的分析，从而激发学生的求知欲，进一步激起学生的学习兴趣，如此，这堂课的教学将会有事半功倍的效果。三、教学目标1．知识与技能：（1）知道什么是离心运动；（2）明确物体做离心运动的条件；（3）了解离心运动的应用和防止；（4）培养分析说理的能力，提高科学表达的能力；（5）通过离心现象实例分析,提高学生综合应用知识解决问题的能力；2．过程与方法：（1）教师通过录像、多媒体课件演示，帮助学生分析离心运动产生的原因，激发学生用学过的向心力知识寻找本质规律；（2）学生通过观察实验现象，亲手操作离心实验来讨论研究，从而提高分析应用能力；3．情感态度与价值观：（1）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,有利也有弊，充分扬长避短，是一种科学态度，也是一种科学方法，要学会一分为二的看待所有的问题；（2）通过学生对几种离心机的使用和制作，把审美欣赏与操作有机结合，从而提高学生审美的感受力和鉴别力；四、教学重点（1）理解物体做离心运动所满足的条件；（2）知道离心运动的应用和防止；五、教学难点（1）结合对离心运动的理解及其实例分析，融会贯通，举一反三；（2）离心运动是否是收到了“离心力”？六、教学策略由浅入深，由表及里，通过现象看本质，采用提出问题，引导学生分析和解决问题的方法，充分调动学生独立思考的积极性。本课可从学生前两节的向心力的知识以及比较熟悉的日常现象开始，引入离心运动的概念，进一步提出问题，离心运动之所以产生的原因是什么？为了探究向心力产生的原因，通过日常生活的例子分析以及日常现象的解释从而让学生理解并掌握向心力产生的原因，最后通过练习及时巩固。七、课前准备离心转台、离心干燥器等各类演示设备；八、教学方法实验演示、观察总结九、课时安排：1课时十、教学流程情景导入情景导入提出疑问开始复习向心力知识观看奥运会链球比赛录像离心现象的概念疑问：离心现象是如何产生的引导学生探究分析产生产生离心现象的条件小结产生条件：当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出。当F=mω2r时：物体做匀速圆周运动。当F=0时：物体沿切线方向飞出当F＜mω2r时物体逐渐远离圆心当F＞mω2r时物体逐渐靠近圆心离心现象的本质：物体惯性的表现离心运动的应用和防止举例课堂小结课堂练习课外作业讨论交流结束实验探究课堂练习十一、教学过程（一）新课引入：做匀速圆周运动的物体，它所受的合外力恰提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物体将怎样运动呢？本节课专门研究这一问题。观看在奥运会赛场上链球运动员参加链球比赛录像。注意观察链球的运动情况。提出问题：1﹑链球开始做什么运动？2﹑链球离开运动员手以后做什么运动？（二）离心运动定义：学生对于第一个问题很容易知道——链球开始做匀速圆周运动。设问：物体为什么能做圆周运动？由于上节课已经学习了匀速圆周运动的知识，学生知道是因为物体受到向心力，向心力使物体维持在圆周轨道上，而不是沿圆周切线方向飞离轨道。提出问题：如果向心力突然消失，会出现什么情况？学生议论．再次演示录像片．（使用慢镜头播放）教师点拔：开始链球受到人给链子的力，使链球在圆周轨道上运动，当运动员松手后，也就是提供的向心力没有了，链球沿切线方向飞出。这就是我们今天学习的离心现象。提问：请学生总结什么情况下物体做离心运动？学生讨论总结。（略）教师小结：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动称作为离心运动．注意：离心运动的原因是合力突然消失，或不足以提供向心力，而不是物体又受到什么“离心力”。（三）离心现象原因探索：动手实验：请学生自己体验离心运动。（用细线拴住小球做圆周运动，突然放手小球飞出，观察小球的运动情况）观察思考:1、观察小球在桌面上的运动情况和受力情况？2、观察突然放手后小球运动情况和受力情况？3、观察慢慢减小绳上的拉力时，小球的运动情况和受力情况？教师最后分析总结离心运动的条件：1﹑当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出。2﹑当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去。对离心运动的进一步理解：当F=mω2r时，物体做匀速圆周运动。当F=0时，物体沿切线方向飞出。当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心。当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心。（四）离心现象的本质分析：离心现象的本质——物体惯性的表现。分析：做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动。此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大。（五）课堂练习讲解分析：1、物体做离心运动时，运动轨迹是:A．一定是直线；B．一定是曲线；C．可能是直线，也可能是曲线；D．可能是圆；答案：C2、雨伞半径为R，高出地面h，雨伞以角速度ω旋转时，雨滴从伞边缘飞出：A．沿飞出点半径方向飞出，做平抛运动；B．沿飞出点切线方向飞出，做平抛运动；C．雨滴落在地面上后形成一个和伞半径相同的圆圈；D．雨滴落在地面上后形成一个半径的圆圈；答案：BD（六）离心运动的应用：教学方法是：现看离心现象录像（洗衣机脱水过程、汽车转弯等片段），思考其中原因，互相议论交流。注意学生表述的科学性，培养习惯，提问能力。1、洗衣机的脱水筒：洗衣机的脱水筒中的衣物上的水滴，在脱水筒工作时，水滴需要的向心力由什么决定？提供的向心力由什么决定？什么情况下，水滴将被甩出？转速高时容易甩干衣物，还是转速低时容易甩干衣物。当脱水筒转得比较慢时，水滴跟衣物的附着力足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动。当脱水筒转速加快时，附着力不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过筒孔，飞到脱水筒外面。2、离心分离机：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。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。3、制作“棉花”糖：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。4、离心水泵水泵启动后，由于叶片的旋转，泵壳中的水被甩到出水管，导致转轴附近的气压比大气压小得多，所以进水管的水在大气压的作用下，推开底阀通过进水管进入泵壳里，照此周而复始。（七）离心运动的防止1、汽车转弯时限速：在公路转弯处，为什么车辆行驶不允许超过规定的速度？提供车子的向心力由什么决定？公交车转弯时，售票员或车上广播会提醒乘客：“前面转弯，请乘客站端扶好。”为什么？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。2、高速转动的砂轮、飞轮等限速。3、鼓励学生再举例说明离心运动的应用和防止。（八）课堂练习讲解分析：3．物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示，如果减小M的质量，则物体的轨道半径r、角速度ω、线速度v的大小变化情况是：A．r不变，v变小、ω变小B．r增大，ω减小、v不变C．r减小，v不变、ω增大 D．r减小，ω不变、v变小答案：B4．如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少？(g取10m/s2)答案：10m/s（九）课堂小结、扩展1、做圆周运动的物体，所受的合外力F突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动称作为离心运动；2、离心现象是一种常见的现象，要理解其产生的原因，并会用来解释有关的问题；3、做圆周运动的物体，若所受的合外力F大于所需的向心力时，物体就会做越来越靠近圆心的“近心”运动，人造卫星或飞船返回过程就有一阶段是做“近心”运动。（十）课外作业：汽车沿半径为R的圆跑道匀速行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的最大静摩擦力是车重的倍，要使汽车不至于冲出圆跑道，车速最大不能超过多少？【解析】如果不考虑汽车行驶时所受的阻力，那么汽车在圆跑道匀速行驶时，轮胎所受的静摩擦力F（方向指向圆心）提供向心力。车速越大，所需向心力也越大，则静摩擦力F也越大，但本题中的向心力不可能超过路面作用于车的最大静摩擦力Fm，车重的。设车速的最大值为vm，则：得：即：汽车沿半径为R的圆跑道匀速行驶时的速率不能超过，不然会冲出圆跑道，因为这时最大静摩擦力不足以提供汽车做圆周运动所需的向心力，汽车就脱离原来的圆跑道做离心运动了。十二