生活中的圓周運動〞教學案例

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“生活中的圓周運動〞教學案例

克山一中蘇景山

“生活中的圓周運動〞是一節(jié)圓周運動的應用課，教材中的每個實例都各有特點，很有代表性。

因而本節(jié)教學屬于一個“構建新的知識體系〞和“把握分析問題的方法〞的過程。具體設計如下：

圓周運動是日常生活中的常見現(xiàn)象，但學生對此并沒有深刻的了解。他們往往能夠直觀感覺到物體在做圓周運動，但并不知道如何分析這一運動現(xiàn)象。而且大多數(shù)學生錯誤地認為向心力是一種特別的力，是做勻速圓周運動的物體另外受到的一個力。

本節(jié)課將在學生原有知識和生活經(jīng)驗的基礎上，以火車經(jīng)過圓形軌道、汽車過拱橋（分析橋面為什么不能是凹形的）、生活中的離心運動三個問題為主線，通過多媒體演示、試驗和探究完成整節(jié)課的教學內(nèi)容，使學生理解生活中圓周運動的本質(zhì)，并能運用牛頓其次定律來求解圓周運動中問題。同時，還要使學生明確向心力是一個效果力，以及離心運動發(fā)生的條件。通過應用實例，讓學生了解物理知識對人類的生活產(chǎn)生的巨大的影響，從而達成預定的三維教學目標。

1.知識與技能

⑴能定性分析火車外軌比內(nèi)軌高的原因。

⑵能用牛頓其次定律定量地分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題。⑶知道航天器中的失重現(xiàn)象的本質(zhì)。

⑷知道離心運動及其產(chǎn)生的條件，了解離心運動的應用和防止。進一步領會力與物體的慣性對物體運動狀態(tài)變化所起的作用。

2.過程與方法

⑴培養(yǎng)學生自主學習的能力。

⑵通過“以問題為主線〞的教學方法，培養(yǎng)學生提出問題的能力。

⑶采用分組探討、合作探究的方法，培養(yǎng)學生與他人交流、協(xié)作的能力以及科學探究能力。

⑷通過展示視頻和試驗，培養(yǎng)學生的觀測能力。

⑸通過對實例和例題的分析，培養(yǎng)學生應用知識的能力和計算能力。

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3.情感態(tài)度與價值觀

⑴滲透“學以致用〞的思想，體會學習的開心，激發(fā)學生的學習熱心和興趣。⑵勉勵學生探究日常生活中的圓周運動，培養(yǎng)其參與科技活動的熱心和將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。

重點：運用牛頓其次定律求解生活中的圓周運動。難點：⑴火車外軌比內(nèi)軌高的原因。

⑵運用牛頓其次定律求解汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題。

講授、分組探討、試驗、探究

自主學習、交流合作、共同探究

多媒體計算機、實物投影儀、自制離心運動試驗裝置一、新課引入創(chuàng)設情景，提出問題

由學生列舉日常生活中常見的曲線運動。再演示“生活中的圓周運動〞的視頻。此視頻只是為了引出課題而設，不宜過多說明。

（說明：本過程的目的是，以視頻中好玩兒的現(xiàn)象為載體，激發(fā)學生主動學習的興趣，并引出課題。）

二、新課教學

問題1火車在轉(zhuǎn)彎時，實際是在水平面內(nèi)做圓周運動，因此會受到向心力的作用，那么畢竟是什么力提供了向心力呢？

通過展示火車模型和圖片，讓學生總結(jié)火車車輪的特點。（說明：本過程的目的是鍛煉學生的觀測能力和表達能力。）

讓學生獨立分析火車在直線行駛時的受力狀況，并引導學生分析當火車轉(zhuǎn)彎時，假使內(nèi)外鐵軌的高度一致，向心力的來源。讓學生閱讀課本第24頁第一段的內(nèi)容，找出實際生活中在鐵路的彎道處，鐵軌的設計特點。

（說明：本過程的目的是鍛煉學生獨立思考的能力和自主學習的能力，使其能在學

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習過程中發(fā)現(xiàn)問題。）

結(jié)合火車轉(zhuǎn)彎的具體情景，用問題引導學生去探究向心力的來源，讓學生嘗試著推導出速度的表達式。并用實物投影儀投影學生的推導過程。

（說明：本過程的目的是培養(yǎng)學生的探究意識，對他們的推導給出積極正面的確定，使學生獲得成就感，保護學生的探究熱心。）

問題2假使火車的實際速度大于或小于這個限速，會發(fā)生什么狀況呢？給學生時間分組探討，再由各小組代表向全班展示探討結(jié)果。教師對學生的回復不做過多的評價，等全部展示完畢，再進行一次整合。

（說明：本過程的目的是通過分組探討，培養(yǎng)學生的交流、合作的意識。）借助場地自行車賽的賽道的圖片和F1汽車大獎賽的賽道的圖片，介紹外高內(nèi)低的彎道設計是普遍存在的。并演示“飛機轉(zhuǎn)彎的視頻〞，讓學生探討飛機在空中轉(zhuǎn)彎時，向心力的來源。

（說明：本過程的目的是培養(yǎng)學生應用物理知識來解釋生活中的常見現(xiàn)象的能力。）

問題3質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力．

教師以提問的形式引導學生分析在拱形橋的最高點時汽車的受力狀況，并探究向心力的來源。再通過大屏幕演示分析過程，并規(guī)范書寫格式。

（說明：本過程的目的是培養(yǎng)學生分析問題的能力，及規(guī)范化的書寫。）

問題4在拱形橋的最高點，當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？給學生時間分組探討。在學生探討過程中，教師巡回指導，及時引導學生，把握探討方向。再根據(jù)學生代表的回復，讓學生自己完成對各種現(xiàn)象的總結(jié)。

（說明：本過程的目的是通過探究式的問題引導學生，在小組內(nèi)合作、交流，完成對問題的探究。培養(yǎng)學生的合作意識和探究能力。）

問題5假使汽車通過的橋變成了凹形橋，在凹形橋的最低點時，汽車對橋面的壓力是多少？讓學生根據(jù)上個問題的分析思路，獨立分析解決這個問題。

（說明：本過程的目的是鍛煉學生思考的獨立性，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力，建立學好物理的自信心。）

問題6假使汽車不在這種特別位置，它的運動還能不能用我們上面的方法來研究呢？

引導學生分析不能再直接求解向心力的原因，找出求解向心力的方法。

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（說明：本過程的目的是穩(wěn)定前面的“變速圓周運動〞的知識，把握分析問題的基本方法。）

問題7假使地球可以看作一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球半徑R，約為6400km，地面上有一輛汽車在行駛，重量是mg，地面對它的支持力是FN。根據(jù)我們上面的分析，汽車的速度越大，地面對它的支持力就越小。那么，會不會出現(xiàn)這樣的狀況：速度大到一定的程度時，地面對車的支持力是0？（能出現(xiàn)）假使g＝10m/s2，此時汽車的速度是多少呢？

在這部分教師只是適當?shù)匾龑ВM量讓學生表述結(jié)論。

（說明：本過程的目的是通過對車速的計算，鍛煉了學生的計算能力和應用物理知識的意識。）

問題8假設宇宙飛船總質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力，近似等于他們在地面上的重力．試求：⑴座艙對宇航員的支持力是多大？⑵此時飛船的速度多大?⑶宇航員會有什么感覺？

由于有問題7的作為基礎，可以讓學生自己求解此時飛船速度的表達式。之后演示“神州飛船的視頻〞。注意：在這里不宜多作說明，由于萬有引力定律和天體運動的知識還沒有學習。

（說明：本過程的目的是促進學生進一步把握分析問題的思路和方法。同時視頻中的場景可以讓學生受到愛國主義教育，同時萌發(fā)對科學知識的好奇與渴望。）

試驗1：先實物投影“小球在水平面內(nèi)離心運動的試驗〞，再用flash課件演示這個運動過程，讓學生更明白地觀測現(xiàn)象。

問題9為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？請同學們閱讀課本25頁，有關離心運動的內(nèi)容。并思考當繩子提供的向心力與小球需要的向心力之間滿足什么關系時，小球會出現(xiàn)圖片上的這三種運動。

給學生時間閱讀和分小組探討。由小組代表展示探討的結(jié)果。根據(jù)探討分析，讓學生給離心運動下一個定義。

（說明：本過程的目的是加強學生自主學習的能力，鍛煉學生的概括表達能力，使學生享受主動獲得知識的開心。）

問題10離心現(xiàn)象有什么應用？

試驗2：高速轉(zhuǎn)動的杯子中，觀測濕布的位置變化。介紹離心制管技術和洗衣機脫

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水原理。

演示“汽車轉(zhuǎn)彎時側(cè)翻〞的視頻。讓學生分析事故原因。

介紹高速轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪都不能超過允許的最大轉(zhuǎn)速的原因。演示“離心事故〞的視頻。

（說明：本過程的目的是通過試驗給學生直觀感受，鍛煉學生的觀測能力；通過對試驗現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)了學生運用知識的意識，體驗學習的開心，加強學生的摸索意識。）

三、課堂小結(jié)

其實圓周運動在我們?nèi)粘Ｉ钪惺瞧毡榇嬖诘?，通過本節(jié)課的學習，我們也體會到生活中四處是物理，只要你認真觀測，就會發(fā)現(xiàn)值得研究的問題。

教師提問“本節(jié)課你最大的收獲是什么？〞通過學生的回復教師完成課堂小結(jié)。四、課后作業(yè)

請同學們課后復習本節(jié)課的內(nèi)容，并完成課本第26頁“問題與練習〞的1—4題。

本節(jié)課是依照新課標的標準來設計的，自由度比較大，且比較靈活。教師在教學設計上遵循學生的認知規(guī)律，使學生對物理規(guī)律的建立、理解和運用有一個從感性到理性，從定性到定量的過程，從而使學生對物理規(guī)律的學習和運用并不感到突然和陌生。教學中教師運用“問題引導探究〞的教學方法，把學生觀測、探討、探究與教師的講解引導融為一體，并本著“學生主體，教師主導〞的原則，讓學生從生活走進物理，從物理回到生活，使學生感到熟悉、困惑和希奇，從而主動探究、總結(jié)。然后教師再通過一些貼近生活的小實例、小試驗，使學生能夠積極地參與問題的分析、探討、交流和體驗，從被動接受知識的習慣中解脫出來，在自主的氣氛中理解把握知識，發(fā)展提升能力。

能結(jié)合學生對前幾節(jié)學習圓周運動的狀況，把學習范圍拓展到生產(chǎn)、生活實際中，并從能力培養(yǎng)層面要求學生通過實例的分析，培養(yǎng)探究能力。

通過影視片斷引入新課，極大的激發(fā)了學生學習的興趣，成功的引入了新課。通過問題情境的創(chuàng)設和學生的探討、歸納，教師當好了引領者，即那個學生置于發(fā)現(xiàn)與探究之中，不但發(fā)揮了學生的主體作用，而且有激發(fā)興趣作用，促使學生自己形成了離心運動的概念和認識。

教師首先通過火車轉(zhuǎn)彎要發(fā)生事故的影視片斷，引導學生分析鐵路轉(zhuǎn)彎處火車做圓周運動需要的向心力來源，教師在其中當好了引領者、組織者和合的角色，使學生在學習過程中理解、把握了向心力的來源，并學會了分析實際問題的方法，使三維目標

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得到了很好的落實。

通過情境的設置與分析，進一步明確了離心運動在生產(chǎn)、生活中的應用，并培養(yǎng)學生分析問題的思維方法和能力。再通過知識的拓展和學生的探討又加強了學生對離心運動的認識和物理對生產(chǎn)、生活實際的指導作用，利于培養(yǎng)學生的情感態(tài)度價值觀。

本節(jié)課的教學