高中物理-生活中的圆周运动教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE4PAGE7生活中圆周运动一、教学目标（一）知识与技能

1．会在具体问题中分析向心力的来源，进一步认识和理解向心力是效果力，可以是物体所受其中一个力，可以是几个力的合力，也可以是其中一个力沿某一方向的分力。

2．运用圆周运动所学习和归纳的规律去分析、处理实际生活中的具体问题。

（二）过程与方法

1．通过对火车在弯道处作匀速圆周运动的实例分析，从轨道一样高的运动分析、受力分析、磨损介绍，到研究解决磨损的举措，到提出改变轨道高度以达到改变支持力方向，从而是向心力由重力和支持力合力来提供以减少磨损的最终目标，明确这类说圆周运动解决思路，提高学生分析和解决问题的能力。2.通过对汽车过拱形桥、凹形桥运动实例进行分析，解决为什么现实生活中设计的桥多为拱形桥这一疑惑点。（三）情感、态度和价值观

通过现实生活中圆周运动实例分析，物体做圆周运动的条件是所需要的向心力和实际提供的向心力相等，同时为下一节解决离心运动类问题和水平面、竖直面圆周运动临界条件做铺垫。二、教学重点与难点

【重点】：在具体问题中能找到向心力的来源，并能根据从受力角度和运动学方面找寻供需平衡，从而解决所求问题。

【难点】：1，具体问题中向心力的来源分析，明确向心力是效果力，可以是某一个力，可以是几个力的合2，记住解决圆周运动的“三定”和“一分析”，即确定轨道平面、确定圆心、确定半径和分析向心力，解决实际圆周运动问题。三、教学过程（一）、创设问题情境，导入新课情景导入：师：同学们，在现实生活中我们都有这样的感受就是乘坐汽车遇到弯道转弯时，其实当汽车转弯时看成汽车做圆周运动，我们乘坐的汽车是安全行驶的，是什么提供了做圆周运动的向心力那？生：轮胎和地面间的摩擦力，且摩擦力是指向圆心的，且汽车做的是水平面的圆周运动。师：同学们分析的很正确，而且考虑得很周全。那么假设我们现在坐到了一列火车上，此列火车现在正在转弯，那么火车具体是什么运动形式呢？生：也是圆周运动。师：带着种种疑问，利用新学习的物理知识：圆周运动，向心加速度，向心力去分析解决生活中圆周运动的具体实例火车转弯问题。<设计意图>通过生活中的实例，引起学生对本节知识的高度重视，激发学生学习探索的兴趣。（二）、授新过程1、〖板书〗铁路的弯道师：一切让我们从长计议，先来分析下：一列火车在平直轨道匀速行驶时，受力是如何的？生：（踊跃发言）受四个力：重力，支持力，牵引力和摩擦力。师：在解决转弯问题前，为了研究的更加周全让我们先来细致了解下火车的特点，以车轮为重点研究对象，因为它是与轨道直接接触的部位。师：通过观察课件中展示火车车轮图片及类比生活中有轨道的地方，回答下列问题：火车车轮有什么特点？轮缘有什么作用。生：火车车轮有突起部分—轮缘；防止火车脱离轨道。师：仍然是刚才那列火车，匀速运动到转弯处时，如果还是一样高度的轨道条件下，此时火车做什么运动？受力情况如何？生：（踊跃发言）做圆周运动，受重力，支持力，轨道对轮缘的弹力充提供（充当）向心力。<设计意图>培养学生的自学能力和分析问题的能力。师：这样的设计有没有什么危害和不足？（学生讨论）生:由于火车质量较大，长时间运行的情况下，外侧轨道对火车轮缘持续作用弹力，长时间会使两种磨损较大，易损坏，不安全。师：鉴于以上存在的实际问题，应采取怎样的措施进行有效的改进呢？<设计意图>通过学生的思考，突破本节的难点。生：由于目的在于减少内外轨对于轮缘的挤压，我们可从向心力来源角度入手去分析，重力方向不能改变，试着通过改变支持力去达到减少磨损的目的，两侧轨道高度不一样便可达到这一目的，火车受的重力和支持力的合力提供向心力，圆心在水平面，即火车转弯时做水平面内圆周运动。F=mgtanθ=mv2/rF=mgtanθ=mv2/r明确同时注意，如果题目中给出两轨道间距离L、外轨抬高的高度h，也可以已知量去表示V0师：如果火车速度超过会怎样？达不到这个速度又会怎样？生：如果火车速度超过规定的速度，重力和支持力的合力将小于需要的向心力，所差的仍需由外轨对轮缘的弹力来弥补；如果火车的速率小于规定的速度，重力和支持力的合力将大于需要的向心力，超出的则由内轨对内侧车轮轮缘的弹力来平衡。<师生总结>由火车转弯安全的规定速度入手分析：时：内、外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力。：外轨道对车轮轮缘有向内的侧压力。当车速过大时，火车容易发生脱轨。：内轨道对车轮轮缘有向外的侧压力。<设计意图>通过学生的分析和师生共同总结，理解火车转弯时的速度限制应该限制在什么范围之内，这个速度又与哪些因素有关；火车提速情况下保证乘客安全可行性方案，从而突出火车转弯问题学生们应重点掌握的知识和解题思想。师：科技是在进步的，火车是会提速的，随着火车的提速，旧的轨道会带来越来越多的不便，因为火车每次经过此段路面时都要减到规定速度，是很不方便的，所以要对轨道进行改造。对于提速后的火车，我们应该如何改造路面呢？生：可以加大火车做圆周运动的轨道平面半径，也可以加大内外轨的高度差，即抬高外侧轨道，但前者实施起来较困难，所以现实生活中多采取后者。师：那如何确定内外轨的高度差h呢？假设提速后火车速度为，铁路弯道的半径是根据地形条件决定的，这里设为r，是高度差h应该是多少呢？（学生思考分析，教师巡视答疑）师：我们知道最好的方式就是由重力与支持力的合力提供向心力，是有当路面向圆心一侧倾斜的角度θ不太大时，由于，其中为轨距，上式变为，所以可用来计算值的大小。【课堂例题】例：已知火车速度为已知火车速度为30m/s，弯道半径r=900m，火车的质量为8×105kg(取g=10m/s2)，求：（1）转弯时所需的向心力多大？（2）若轨道不受轮缘挤压，求轨道与水平面夹角θ的正切值。（3）若火车速度为40m/s，此时轮缘的受力情况如何？【小试牛刀】例：在一次汽车拉力赛中，汽车要经过某半径为R的圆弧形水平轨道，地面对汽车的最大静摩擦力为车重的0.1倍，汽车要想通过该弯道时不发生侧滑，那么汽车的行驶速度不应大于(D) <学生板演><设计意图>提高学生综合应用知识解决实际问题的能力，同时培养学生举一反三的能力。〖板书〗拱形桥<问题引入>生活中我们所在的桥多为拱形桥，很少见到凹形桥？这其中有什么设计理念呢？就我们所学物理知识，今天来一起去探讨和分析解决心中的疑问。<设计意图>提升学生的感性认识，激发深入探讨研究的兴趣。师：汽车过拱形桥最高点时飞离地面的原因时什么？生：汽车速度太大。师：汽车过拱形桥最高点时也需要限制速度，那么，这个速度与哪些因素有关？过最高点时地面的支持力与汽车重力又存在怎样的大小关系？下面，我们在实际生活中汽车过拱形桥和凹形桥的实例中找寻答案。例：一辆质量ｍ的小轿车，驶过半径R的一段凸形圆弧桥面，重力加速度g．求：汽车以速度V通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?当汽车速度哦是多少时，汽车对桥恰没压力？<学生板演>汽车通过拱形桥面最高点时，重力与支持力的合力提供向心力。由向心力公式有解得桥面的支持力大小为<设计意图>培养学生独立分析问题、解决问题的能力，体会成功求知的喜悦、激发学习物理的兴趣。<师生总结>当FN=0时，汽车的速度为，就会发生汽车飞离地面。<设计意图>理解汽车过拱形桥最高点时的速度与哪些因素有关，知道过最高点时地面的支持力与汽车重力的大小关系。师：那现在同样的汽车如果过凹形桥有有何特点呢？(学生自主探究,学生代表发言)生：总结出来求解的公式，分析讨论在运动到凹形桥最低点时，向心力是支持力减去重力，从而发现到最低点时，汽车对桥的压力超过自身重力，较容易损坏桥梁。师：同学们发现汽车运动到拱形桥最高点时，桥所受压力小于汽车重力，而运动到凹形桥最低点时桥所受压力大于小车重力，相比之下就发现为什么现实生活中桥梁多以拱形桥为主了，从防止时间长桥梁受损严重，直接影响行人安全角度考虑。（师生共同归纳总结）〈设计意图〉进一步强化解决圆周运动的核心思想--注意“供”“需”平衡。例】一辆质量ｍ＝一辆质量ｍ＝2.0ｔ的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求：（1）若桥面为凸形，汽车以10m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?（2）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力?（3）若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?【巩固训练】一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m/s2。求：（1）若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？（三）课堂小结（1）生活中做圆周运动的条件是满足提供的向心力等于需求的向心力，是解决圆周运动的核心思想，从物体受力情况和运动情况两个角度去分析物体，寻找向心力来源也是本节再次强化训练的问题。（2）两个实际生活实例分析：火车转弯明确外轨略高于内轨，达到减少轨道挤压，降低磨损的目的，同时面对火车提速并且以保证乘客安全为最终目的情况下，通过改变轨道半径或者内外轨道倾角实现，但改变倾角更易操作实施。拱形桥通过研究新车通过拱形桥、凹形桥的运动情况及受力情况，分析为什么现实生活中拱形桥最普遍，以此达到解决现实生活中圆周运动系列问题的目的。（四）布置作业：书30页2.3.4题及导学案四、板书设计5.7生活中的圆周运动5.7生活中的圆周运动一、铁路的弯道1、轨道水平：外轨对车的弹力提供向心力2、外轨略高于内轨，内外轨无弹力时重力和支持力的合力提供向心力，较少车轮和轨道的磨损。二、拱形桥拱形桥：FN=G－m凹形桥：FN=G+m八、教学反思：本节课设置了较多的情景，准备了真实事件的图片，希望使物理课堂更贴近生活，使物理知识真正走近学生，据此激发学生的问题意识，拓宽学生的思维空间。但是，学生主动地发现问题、提出问题和解决问题的情况较少，应进一步培养学生的问题意识。学生刚学了向心力，学生明确了向心力不是物体实际受到的力，会分析向心力的来源。本节课是以生活中的圆周运动实例具体分析向心力来源。效果分析：本节是圆周运动的应用课，通过看视频和演示实验，充分调动了学生的学习积极性，收到了较好的学习效果，基本学会了找圆心找向心力的来源，掌握了圆周运动的解题步骤，从学生反应和做题情况看，基本上比较成功。本节课承接前面所学圆周运动知识来分析生活中的圆周运动实例，是节应用课。教材中的每个例子的选择都各有特点，很有代表性：铁路的弯道部分用来分析水平面上的匀速圆周运动，拱形桥和凹形桥用来分析竖直面上的非匀速圆周运动。铁路的弯道是水平面上的圆周运动问题，难点有两个：一是那些力提供向心力，二是圆心在何处。汽车通过拱桥顶点时的力速度加速度的问题是变速圆周运动，这里只分析汽车过定点时的情况。教材中的“说一说”是扩展内容，让学生在更广阔更一般的背景下认识拱桥上的运动。观课记录自我评析：本节课主要是本着让学生学会掌握处理圆周运动的解题步骤，学会找圆心找向心力的来源，消除学生认为向心力使物体受到的力这一问题的困扰，以教材中给出的两大实例为典型例子，让学生学会分析竖直面内水平面内的圆周运动，基本达到了预期效果，在教学中，还存在着不足之处，望老师们多指导。评课郑老师：这堂课给人的感觉是水到渠成，如沐春风，教师教得亲切，自然，活泼，学生学得轻松愉快，有以下优点值得我们学习：本节课教师教学设计合理，教学内容难度符合该班学情。2、这节课上的很好，充分利用多媒体技术。3、这节课教学设计合理，教学过程充分考虑学生实际，采用多种教学手段，调动学生积极性.马老师：1、教学目标明确。课件设计梯度合理面向全体学生，课前准备充分。2、教态自然，语言精练。有一定的亲合力。3、教学追求实效。田老师在课堂上用扑实的语言精准的点拨，适时启发，大胆放手，充分给予学生上台展示的机会，学生积极参与，并且能勇于质疑，课堂气氛比较活跃。4、合理使用网络资源，既体现教学的直观性，又节省了教学时间，扩大了课堂的容量。建议：1.学案设计应该全面一些，包括教学重点，目标，学生学习方法。2.在学生展示过程中，应多观注其他成员的学习状态，布置相应的学习任务，有效利用时间。（第1题）1．一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（）（第1题）A．a处 B．b处C．c处 D．d处2．一汽车通过拱形桥顶点时速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（）A．15m/s B．20m/sC．25m/s D．30m/s3．在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了（）A．减轻火车轮子挤压外轨B．减轻火车轮子挤压内轨C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力D．限制火车向外脱轨4．有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为（）A．游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁B．游客处于失重状态C．游客受到的摩擦力等于重力D．游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势5．汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，则汽车拐弯的半径必须（）A．减为原来的1/2倍B．减为原来的1/4倍C．增为原来的2倍D．增为原来的4倍6．(原创题)飞行中的鸟要改变飞行方向时，鸟的身体要倾斜(如图所示)．与车辆不同的是，鸟转弯所需的向心力由重力和空气对它们的作用力的合力来提供．质量为m的飞鸟，以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对飞鸟作用力的大小等于()A．meq\r(g2＋\f(v2,R)))2 B．meq\f(v2,R)C．meq\r(\f(v2,R)2－g2) D．mg7.如图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算该女运动员A.受到的拉力为B.受到的拉力为2GC.向心加速度为D.向心加速度为2g甲乙8．甲、乙两名溜冰运动员，m甲=80kg，m乙=40kg，面对面拉着弹簧做圆周运动的溜冰表演，如图所示，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为9.2N，下列判断中正确的是甲乙A．两人的线速度相同，约为40m/sB．两人的角速度相同，为6rad/sC．两人的运动半径相同，都是0.45mD．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m，9.冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，若依靠摩擦力充当向心力，其安全速度为[]A．B.C.D.10．在摩托车沿水平圆形弯道匀速转弯时，人和车应向弯道的侧倾斜，人和车这时受到__________、___________、________三个力的作用，并且这三个力的合力提供人和车做匀速圆周运动的。11．一辆汽车匀速通过一座圆形拱桥后，接着又匀速通过圆弧形凹地．设圆弧半径相等，汽车通过桥顶A时，对桥面的压力NA为车重的一半，汽车在弧形地最低点B时，对地面的压力为NB，则NA：NB为课后反思通过本节课的学习，学生基本掌握了本节课的核心内容