《圆周运动的实例分析》教案设计

教学设计高一年级物理《圆周运动的实例分析》 子洲中学艾娜高一年级物理《圆周运动的实例分析》教学设计一、教材依据本节课是沪科版高中物理必修2第二章《研究圆周运动》的第3节《圆周运动的实例分析》。二、设计思路（一）、指导思想①突出科学的探究性和物理学科的趣味性；②体现了以学生为主体的学习观念；注重了循序渐进性原则和学生的认知规律，使学生从感性认识自然过渡到理性认识。

（二）、设计理念本节对学生来说是比较感兴趣的，要使学生顺利掌握本节内容。引导学生在日常生活经验的基础上通过观察和主动探究和归纳，就成为教学中必须解决的关键问题。所以在本节课的设计中，结合新课改的要求，利用“六步教学法”：教师主导——提出问题；学生探求——发现问题；主体互动——研究问题；课堂整理——解决问题；课堂练习——巩固提高；反思小结——信息反馈，为学生准备了导学提纲，重视创设问题的情境和指导学生探究实验，引导学生分析实验现象，归纳总结出实验结论。教材分析本节是《研究圆周运动》这一章的核心，它既是圆周运的向心力与向心加速度的具体应用，也是牛顿运动定律在曲线运动中的升华，它也将为学习后续的万有引定律应用、带电粒子在磁场中运动等内容作知识与方法上的准备。本节通过对自行车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。在本节教学内容中，圆周运动与人们日常生活、生产技术有着密切的联系，本节教材从生活场景走向物理学习，又从物理学习走向社会应用，体现了物理与生活、社会的密切联系。（四）学情分析本人任教的学生基础较好、动手能力较强，对物理学科特别是紧密联系生活的内容特感兴趣。而且学生已经学完理论知识，将会在极大的好奇心中学习本节内容，只是缺乏对实际圆周运动的深度分析，还没有能将其上升至理论高度。三、教学目标（一）知识与技能通过对自行车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。（二）过程与方法将生活实例转换为物理模型进行分析研究。（三）情感态度与价值观1、通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，培养学生对参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心。2、通过对日常生活、生产中圆周运动现象的解释，敢于坚持真理、勇于应用科学知识探究生活中的物理学问题。（四）现代教学手段多媒体应用学生导学提纲教学重点结合圆周运动实例理解向心力不是一种特殊的力，同时学会分析实际的向心力来源，能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题，其中包括分析自行车拐弯、汽车拐弯、火车拐弯等问题。五、教学难点理解做圆周运动的物体受到的向心力是一效果力，进而从受力分析角度寻求向心力的来源；圆周运动临界问题中临界条件的确定，以及圆周运动向心力供需关系匹配问题。六、教学准备1．教师准备：通过百度及其它网络搜索相关图片、视频、课件等，并对其进行选择、整理，制作成PPT课件、资源库（专题文件夹）等用于课堂教学。2．学生课前准备：1）、预习本节物理导学提纲，初步学会应用向心力知识分析圆周运动实例；2）、学习小组分工准备与专题有关圆周运动小实验、网络搜索圆周运动相关图片与视频；七、教学过程：教学过程教师活动学生活动教学意图新课引入【走进生活，发现物理】在这节课的开始我们先做一个简单的小实验。我将细线栓着小球让它做圆锥摆运动，并让学生观察现象。再次让小球做圆锥摆运动时，突然剪断细线，观察现象。此时设问“向心力是谁提供的？”从而引入新课。学生仔细观察，分析讨论，得出结论。小球为什么做圆锥摆运动，向心力是谁提供的？激发了学生的探究心理。新课教学师：请1位同学在黑板上分别画这2幅图中力的示意图，其他同学在练习本上完成。教师巡视。请学生观察画在这2幅图中的受力分析示意图，继而总结向心力的来源。提问：1、自行车转弯问题根据右图可以看出自行车在通过弯道（圆周的一部分）时都是向内倾斜，这样做的目的是什么？其向心力的来源是什么？自行车转弯时倾斜的角度与哪些因素有关？（试推导一下）汽车转弯问题观察右图b，分析汽车在水平路面转弯时是怎样获得向心力的？图b中f是指路面对汽车的摩擦力，汽车以多大的速率转弯时，才不致于发生侧向滑动？教师辅助性的指导学生正确的处理问题。合作与交流：水平转盘上放一小木块，转速为60rad/min时，木块离轴8cm恰好与转盘无相对滑动，当转速增加到120rad/min时，为使小木块刚好与转盘保持相对静止，那么木块应放在离轴多远的地方?（注：这种情况类似汽车在水平面上转弯）（2）下图展示的是汽车比赛中汽车在通过弯道时的情景，观察图中赛场有什么特点？试分析赛车转弯时是怎样获得向心力的？其向心力大小如何确定？活动1：观察与作图你能画出图中的自行车与人整体和汽车受力示意图吗？正确画出受力分析图，相互讨论，找出向心力的来源。学生展示1：自行车转弯时需要的向心力由自行车与人重力和地面对它的作用力的合力提供，即：学生展示2：汽车在水平路面转弯时获得向心力的来源是路面对汽车的摩擦力。学生相互合作完成。结合生活实例往往容易使学生理解和接受。上面两幅图中的情况有一定的代表性，符合学生的认知规律。两幅图中获得自行车转弯时倾斜的角度与哪些因素有关，汽车水平路面以多大的速率转弯时，才不致于发生侧向滑动。上面两个实例的学习，进一步巩固与拓展。充分让学生掌握所学的知识。提出问题作出猜想探究与讨论分析论证［视屏课件］模拟在平直轨道上匀速行驶的火车。提出问题：1、火车受几个力作用？2、这几个力的关系如何？［过渡］那火车转弯时情况会有何不同呢？［视屏课件和PPT课件］模拟平弯轨道火车转弯情形。提出问题：1.转弯与直进有何不同？2、画出受力示意图，结合运动情况分析各力的关系。火车转弯是一段圆周运动，圆周轨道为弯道所在的水平轨道平面；向心力是谁提供的？倾听学生的回答，点评、总结。总结：转弯时需要提供向心力，而平直路前行不需要。受力分析得：需增加一个向心力（效果力），由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供。提出问题：挤压的后果会怎样？教师活动：设疑引申：那么应该如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。听取学生的汇报，点评。投影学生的受力图，进行定性分析：如下图所示火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的。强调说明：向心力是水平的.讨论：当v=v0时，F合______F向，恰好满足F向=mv02/r，v0=_____，内外轨道对火两侧车轮轮缘都无压力。（2）当v>v0时，F合______F向，外轨道对外侧车轮轮缘有压力。（3）当v<v0时，F合______F向，内轨道对内侧车轮轮缘有压力。教师在其中恰当地进行点拔，总结提升。合作与交流：有一列质量为100t的火车，以72km/h速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径400m。试计算铁轨受到的侧压力？（2）由于侧压力对铁轨有很大的损坏作用，若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，（如上图）所示，若车轨间距为1435mm，那么内外轨的高度差该是多大？例题应用:让学生阅读课本例题。巩固练习:1、观察火车运动情况。2、画出受力示意图，结合运动情况分析各力的关系。结合所学知识讨论分析。学生讨论：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏。学生活动：发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案。结合受力图发表自己的见解。学生分组讨论，得出结论；接着完成导学提纲上的结论填空。让学生拓展思维，进一步理解火车拐弯处的内低外高的特点。学生自主完成。层层引导，步步深入，学生从自己的求知愿望出发提出了探究课题，必能激发学生的探究热情。从生活的实际出发，简单易行，既可激发兴趣又可培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，提高在生活中的应用物理的意识。培养学生敢于猜想的精神，激发学生的自信心。充分发挥学生把理论与实践相结合，科学性地解决问题，从中体验保护铁轨的目的。训练学生的探究问题的能力，培养学生的合作意识。激发学生对科学家的崇敬和热爱之情。【回归社会，应用物理】圆周运动在生活、生产技术中实例很广。特别在下雨或下雪的路面时，我们骑着自行车（摩托车）拐弯应该注意什么；汽车拐弯时，作为驾驶员应该注意什么；火车轨道（210国道）拐弯处设计成内低外高，这又为什么呢。活动：相互讨论，分组回答。通过学生的参与探究，探究合作获取了对生活中圆周运动的实例的新认识，领略到将理论应用于实际解决问题而带来的成功乐趣。课堂练习导学提纲显示巩固提高反思小结通过本课的学习，你有什么收获？我们运用了哪些方法？你还有什么问题？布置作业1.完成教材课后作业。2.亲自实践骑自行车谈谈拐弯时的学问，写一篇微型论文。充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。对学生养成关注日常生活中的物理现象的习惯和形成学以致用的责任意识方面都起到潜移默化的作用。板书设计圆周运动的实例分析一、自行车拐弯问题:三、火车拐弯问题:二、汽车拐弯问题:八、教学反思通过师生互动，强化观察和实验，让学生切实感受到物体做圆周运动的动力学原因。教师课堂中大胆地放手让学生进行自主学习，讨论交流，分析拓展，真正体现以学生为主体、生活即课程的理念，并且通过讨论与辨析使学生理解方法，学会应用。课堂上的预习交流与展示阶段，我们采取对学与群学的学习方式，每一个学生的思维都积极地投入，相互补充、质疑，通过讨论与组内、全班展示，每个人都展示了自己。除了知识、技能的熟练和提高，更重要的是满足了学生强烈的表现欲，能力目标与情感目标在展示中、交流中悄然实现。高一年级物理《圆周运动的实例分析》导学提纲【学习目标】一、知识与能力：1．进一步掌握向心力、向心加速度的有关知识，理解向心力、向心加速度的概念。2．熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。二、过程与方法：将生活实例转换为物理模型进行分析研究。三、情感态度与价值观：通过对日常生活、生产中圆周运动现象的解释，敢于坚持真理、勇于应用科学知识探究生活中的物理学问题。【学习重点】分析具体问题中向心力的来源。【学习难点】应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。【学习过程】第一部分自主学习（独立完成下列问题）【情景设疑】：1自行车转弯问题根据右图可以看出自行车在通过弯道（圆周的一部分）时都是向内倾斜，这样做的目的是什么？其向心力的来源是什么？自行车转弯时倾斜的角度与哪些因素有关？（试推导一下）【情景设疑】：2汽车转弯问题（1）观察图2-26a，分析汽车在水平路面转弯时是怎样获得向心力的？图b中f是指路面对汽车的摩擦力，汽车以多大的速率转弯时，才不致于发生侧向滑动？合作与交流：水平转盘上放一小木块，转速为60rad/min时，木块离轴8cm恰好与转盘无相对滑动，当转速增加到120rad/min时，为使小木块刚好与转盘保持相对静止，那么木块应放在离轴多远的地方？（注：这种情况类似汽车在水平面上转弯）（2）右下图展示的是汽车比赛中汽车在通过弯道时的情景，观察图中赛场有什么特点？试分析赛车转弯时是怎样获得向心力的？其向心力大小如何确定？第二部分合作探究火车转弯问题1、提出问题：火车转弯是一段圆周运动，圆周轨道为弯道所在的水平轨道平面；向心力是谁提供的？受力分析，确定向心力（向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的提供）。2、发现问题：如果两条铁轨在一个水平面内的话，向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供，由于火车质量大，速度快，由公式F向=mv2/r，向心力很大，对火车和铁轨损害很大。如何解决这个问题呢？（联系自行车通过弯道的情况考虑）GFGFNθθ实际在修筑铁路转弯处时，要根据转弯处的半径r和规定的行驶速度v0，适当选择内外轨的高度差,外轨要比内轨略微高一点，形成一个斜面，火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的。如右图所示，设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，O对其进行受力分析可知：O向心力的方向是______________。大小是F向=___________。(必须注意，虽然内外轨有一定的高度差，但火车仍在水平面内做圆周运动)4、解决问题：（1）当v=v0时，F合______F向，恰好满足F向=mv02/r，求得v0=_______，内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力。（2）当v>v0时，F合______F向，外轨道对外侧车轮轮缘有压力。（3）当v<v0时，F合______F向，内轨道对