新課程教學設計案例

1、.新課程教學設計案例第四章第3節(jié) 向心力的實例分析（教學設計） 惠安一中物理組 陳雪玲 【教材分析】本節(jié)課教材立足于勻速圓周運動基本規(guī)律上，結合實際生活中兩個實例“火車轉彎”和“汽車過拱橋”進行分析，解決有關圓周運動的問題，重要的是搞清楚向心力的來源，明確提出向心力是按效果命名的力，任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，這是研究圓周運動的關鍵。后面又附有思考與討論，進一步開拓了學生的思維?！緦W情分析】 本節(jié)課是在學生已經(jīng)基本掌握勻速圓周運動規(guī)律和描述圓周運動的基本物理量（線速度、角速度、向心力和向心加速度）以及有關公式推導和計算之后，安排的一節(jié)

2、實例分析課。在課堂中采用實驗演示、多媒體、電腦動畫模擬輔助手段，幫助學生建立形象直觀的認識，降低難度。【教學目標】知識與技能： 1、知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，會在具體問題中分析向心力的來源，進一步理解向心力的概念。 2、理解向心力公式，進一步明確勻速圓周運動的產(chǎn)生條件，掌握向心力公式的應用，知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運動。過程和與方法：1、通過對實際生活中兩個實例分析，培養(yǎng)在具體實際問題中分析向心力來源的能力。 2、通過理解火車軌道彎道處為什么外側比內側高，培養(yǎng)學生會把物理與社會、生活、科技聯(lián)系起來的能力，科學思維能力和

3、分析問題理解問題的能力。情感態(tài)度價值觀： 1、通過勻速圓周運動實例分析，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生關心周圍事物的習慣?！局攸c難點】教學重點：1、理解向心力是一種效果力，分析具體問題中向心力的來源。2、在具體問題中能找到向心力，并結合牛頓運動定律求解有關問題。教學難點：1、解決實際問題時物理方法的滲透2、火車在傾斜彎道上轉彎的圓周運動模型的建立。3、關于臨界問題的討論與分析?！驹O計思想】為了在教學中體現(xiàn)科學探究精神，盡可能完整地經(jīng)歷科學探究的過程，使學生通過體驗，感受到戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時的喜悅，體驗到學習科學的樂趣，了解科學方法，獲取科學知識，本節(jié)教學把課本中教學內容以問題的形式提出，通過

4、學生探究式的大膽的假設和猜想，再通過科學的分析，將物理理論應用生活實際之中。【教學過程】一、新課引入1、復習提問：（1）向心力的求解公式有哪幾個？（2 ) 如何求解向心加速度？ 二、新課教學（一）討論向心力的來源² 舉一些實例，并展示相關圖片，讓學生分析向心力的來源 。² 引導學生進行歸納總結，得出結論：分析和解決勻速圓周運動的問題，關鍵的是要把向心力的來源搞清楚。向心力是按效果命名的力，并不是一種新的性質的力。（二）討論火車轉彎問題【課件或實物模型展示】模擬火車在平直軌道上勻速行駛的火車。師 1、火車受到幾個力的作用？2、幾個力之間的關系如何？學生觀察火車運動情況，畫出受

5、力示意圖,并討論回答： （1）此時火車車輪受三個力：重力、支持力、牽引力和摩檫力。 （2）四個力的合力為零,其中重力與支持力和牽引力與摩檫力分別都是一對平衡力.師 那火車轉彎時情況又會如何呢?【展示圖片1】 火車車輪有凸出的輪緣結構圖片1【課件或實物模型展示】 模擬火車在平面轉彎軌道上火車轉彎的情形。 學生活動結合所學知識討論和分析:1.火車轉彎和直進有何不同2.對火車進行受力分析師生互動（1）當火車轉彎時，火車做曲線運動，所受的合外力不等于零，合外力提供火車轉彎所需的向心力。（2）由受力分析得：此時提供火車轉彎的向心力來源于鐵軌外軌和輪緣相互擠壓產(chǎn)生的彈力。進一步引導學生思考 那么擠壓后果會

6、如何？學生討論由于火車質量很大、速度也很大，故所需的向心力也很大。這樣的話，外軌和輪緣間的相互作用力將很大，容易造成鐵軌或輪緣的損壞，導致嚴重的后果。設疑 那么我們該如何解決這個問題呢？（最大限度地調動學生參與教學活動。給學生充分的時間進行思考和討論，教師可給予恰當?shù)乃季S點撥）學生活動發(fā)揮各自想象能力結合知識點討論、猜想、設計改進方案（學生常常從向心力公式出發(fā)，去改變速度、半徑和質量的方法，減小向心力的大?。┙處熞龑伎挤治?改變速度、半徑和質量的方法是否能在實際生活中實行。顯然，學生很快就會發(fā)現(xiàn)該種方法沒有達到解決實際問題的意義。教師引導 是否可以采用增大提供向心力的合力呢？師生互動【課件或

7、實物模型展示】實際彎道處的情況（運用模型說明） （1）用錄像資料展示實際的轉彎處外軌略高于內軌。 （2）用課件展示此時火車的受力情況，并說明此時火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內側。 （3）進一步用課件展示此時火車的受力示意圖，并分析得到：此時支持力與重力的合力提供火車轉彎所需的向心力?！具M一步設問】那么什么情況下，就可保證鐵軌的內、外側均不受擠壓呢？學生當向心力恰好由支持力和重力的合力提供時，鐵軌的內、外軌均不受到側向擠壓的力.拓展討論（定量分析火車轉彎時的向心力）假設火車轉彎時的向心力完全由支持力和重力的合力提供，如圖所示：據(jù)平行四邊形法則和牛頓第二定律得：mgtan=式

8、中的v是火車對內、外輪均無擠壓時的行駛速度。那么當火車轉彎時的速度大于v或小于v時，情況又如何呢？師生互動分析1.當火車行駛速度大于v時，外軌道對輪緣有側壓力。2.當火車行駛速度小于v時，內軌道對輪緣有側壓力?？偨Y在火車轉彎處，讓內軌低于外軌，轉彎時所需的向心力由重力和彈力的合力提供，不然的話，轉彎時所需的向心力應由外軌對車輪的擠壓力提供，而這樣對車軌會造成損壞，車速大時，容易出事故。探索情景：圓錐擺：在長度是L的細繩下端拴一質量為m的小球，固定繩子的上端，使小球在水平面內做勻速圓周運動，細繩就沿圓錐面旋轉。試分析做圓錐擺運動的小球的向心力的來源，并討論小球旋轉的角速度逐漸增大時帶來的小球受力

9、和運動情況的變化。三、討論汽車過拱橋過橋問題【視頻片段和課件展示】放視頻片段展示汽車過凸形拱橋的物理情景（課件展示兩個過程）1.汽車靜止在橋頂；2.汽車以一定的速度通過橋頂。學生活動討論下列問題：（1）上述兩個過程有何區(qū)別？汽車靜止在橋頂時，汽車所受到的重力等于支持力，合力為零。汽車以一定的速度通過橋頂時，同樣也受到重力和支持力，但它們的合力不為零.（2）汽車以一定的速度通過橋頂時，我們可以認為它做圓周運動，分析汽車在橋頂時的向心力由誰提供？向心力由重力和支持力的合力提供。【課件展示】汽車經(jīng)過下列兩圖中位置時向心力方向如何？你是怎樣判斷的？學生在甲圖中，向心力應指向圓弧所在圓的圓心，所以豎直向

10、下。而在乙圖中，向心力也應指向圓弧所在圓的圓心，所以豎直向上。師對圖示汽車所在位置，運用牛頓第二定律能得到什么樣的關系式？*;學生甲圖中：mg-F1=F1=G-此時F1<G在乙圖中：F2-mg=F2=mg+此時F2>mg拓展討論討論實際生活中的橋為什么都建成類似于甲圖中的凸形拱橋？學生：因為在凸形拱橋的情況下過最高點時，F(xiàn)支<mg汽車處于失重狀態(tài)，對橋的壓力小于重力。在過凹形橋最低點(實驗演示)：F支>mg汽車處于超重狀態(tài)，對橋的壓力大于重力。 總結設汽車質量為m，橋面圓弧半徑為r，汽車在橋面最高點的速率為v，汽車所受支持力為F，則：mg-F=F=mg-探索情景：rO雜

11、技節(jié)目水流星：一根細繩系著盛水的杯子，演員掄起繩子，杯子就做圓周運動，甚至杯子運動到豎直面內的最高點，已經(jīng)杯口朝下，水也不會從里灑出。試通過分析，說明水為什么不會灑出來？要想保證這一節(jié)目成功不讓水灑出來必須要滿足什么條件？ （讓學生回去親自動手做實驗，并思考上述問題）總結、拓展這節(jié)課我們通過討論分析幾個圓周運動的實際問題，體驗到了對解決圓周運動問題的基本思路和方法，而實際生活中的圓周運動問題還很多， 【教學總結】本節(jié)課我們學習了向心力的應用舉例，重點是分析什么力提供物體做圓周運動需要的向心力，研究圓周運動問題的關鍵是正確分析物體的受力情況，弄清在具體問題中向心力的來源，這種具體問題具體分析的解題思路，在今后的解題實踐中要應用所學中逐步加深對圓周運動問題的認識?！窘虒W后記】本節(jié)課在教學各個目標都基本達到要求，當然在操作過程中，學生對物理各知識點不能很好的把握，從而學生在分析圓周運動時，往往不明確它的依據(jù)為普通的運動規(guī)律牛頓第二定律。在討論車過拱橋或凹形橋最高點或最低點車對橋面的壓力時，學生易認為壓力的大小等于車所受重力的大小。為了很好解決這些問題，必須使學生明確以下觀點：（1