高中物理-第四章第3節(jié)向心力的實(shí)例分析教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE8PAGE《向心力的實(shí)例分析》教學(xué)設(shè)計(jì)魯科版教材必修2第4章《勻速圓周運(yùn)動》第3節(jié)一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道做圓周運(yùn)動的物體一定需要向心力，知道圓周運(yùn)動中向心加速度的方向及表達(dá)式。對生活中遇到的與圓周運(yùn)動相關(guān)的具體問題，學(xué)生還不能敏銳而熟練地運(yùn)用圓周運(yùn)動的方法來分析，還不能把“由運(yùn)動特點(diǎn)分析受力特點(diǎn)、由受力特點(diǎn)推斷運(yùn)動特點(diǎn)”這樣的動力學(xué)思想很好的應(yīng)用到圓周運(yùn)動問題中去，這恰好是本節(jié)課要解決的問題。物理課堂要以提升學(xué)生思維能力為核心，滲透物理方法為重點(diǎn)。為調(diào)動起學(xué)生的思維積極性，使學(xué)生的思維有依托，呈現(xiàn)物理情景時宜采用“對比”的方式。學(xué)生在解決相似而不同的問題時，會漸漸體會到通用的學(xué)科方法。本節(jié)教學(xué)中采用：一個模型、多次變換；對比激疑、突出方法；理論分析、實(shí)驗(yàn)證實(shí)；方法運(yùn)用等教學(xué)手段。本節(jié)課所用到的方法是牛頓運(yùn)動定律在曲線運(yùn)動中的體現(xiàn)。研究圓周運(yùn)動所涉及的思想方法，在萬有引力定律、帶電粒子在磁場或電場中運(yùn)動的學(xué)習(xí)中會繼續(xù)應(yīng)用。因此本節(jié)課有承上啟下的作用。本節(jié)內(nèi)容是動力學(xué)思想的延伸，也是后續(xù)內(nèi)容的基礎(chǔ)。二、教學(xué)目標(biāo)知識與技能⑴會在具體問題中分析向心力的來源；⑵能用牛頓第二定律定量地分析汽車過拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)的壓力問題；⑶熟練掌握應(yīng)用向心力知識分析兩類圓周運(yùn)動模型的步驟和方法，并能將生活中簡單的圓周運(yùn)動實(shí)例轉(zhuǎn)化成物理模型進(jìn)行分析。過程與方法⑴通過對勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力；⑵運(yùn)用啟發(fā)式問題探索教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索動機(jī)；鍛煉學(xué)生觀察、分析、抽象、建模解決實(shí)際問題的方法和能力.情感態(tài)度與價值觀⑴滲透“學(xué)以致用”的思想，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣；⑵鼓勵學(xué)生探究日常生活中的圓周運(yùn)動，培養(yǎng)其參與科技活動的熱情和將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識。三、重、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：分析具體問題中的向心力來源，并用牛頓第二定律解決生活中圓周運(yùn)動的實(shí)際問題。難點(diǎn)：對豎直方向圓周運(yùn)動最高點(diǎn)臨界問題的討論和分析。四、教學(xué)儀器多媒體計(jì)算機(jī)、實(shí)物投影儀、自制火車車輪和軌道模型，凹凸橋?qū)嶒?yàn)裝置、過山車模型等。五、教學(xué)過程1、講新課之前先對勻速圓周運(yùn)動的相關(guān)知識點(diǎn)做簡要回顧【導(dǎo)入】汽車轉(zhuǎn)彎視頻啟發(fā)學(xué)生思考，從而引入新課汽車在直道和彎道上行駛，事故更容易發(fā)生在什么路段？為什么？一、向心力公式的理解：二|、轉(zhuǎn)彎時的向心力1、賽車水平路面轉(zhuǎn)彎進(jìn)行受力分析，判斷向心力的來源，給出尋找向心力基本方法。（讓學(xué)生計(jì)算上述練習(xí)，從而發(fā)現(xiàn)問題）學(xué)生計(jì)算后發(fā)現(xiàn)：最大靜摩擦力都不足以提供向心力，“供需不再平衡”。馬上引導(dǎo)學(xué)生思考，這個問題能否提供解決方案。研究與討論：請?jiān)O(shè)計(jì)一個方案讓汽車沿軌道安全通過彎道？學(xué)生們可能提供的方案：①增大鐵軌之間動摩擦因素（換輪胎，或?qū)⑥D(zhuǎn)彎路段建構(gòu)的更粗糙）②增大轉(zhuǎn)彎半徑③減小轉(zhuǎn)彎速度④改變車道，將車道墊高學(xué)生討論后，由教師給出實(shí)際的火車轉(zhuǎn)彎模型。2、改變車道，汽車轉(zhuǎn)彎強(qiáng)調(diào)尋找向心力來源的方法：不共線的兩個力的。教師給出另一個方案：改良汽車原理類似，分析計(jì)算賽車以半徑R勻速通過水平彎道，質(zhì)量為m，彎道傾角為θ。轉(zhuǎn)彎過程剛好不受側(cè)向摩擦力，賽車轉(zhuǎn)彎的速度是多少？（黑板板書，強(qiáng)調(diào)過程，尋找力與運(yùn)動的關(guān)系）火車轉(zhuǎn)彎（進(jìn)一步提升）利用形象直觀的火車車輪和軌道模型，講解輪緣和側(cè)壓力。（二）豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動1、介紹凸形橋和凹形橋教師帶領(lǐng)學(xué)生分析凸形橋拓展提升：汽車在最高點(diǎn)，當(dāng)支持力剛好為零時，以后汽車將做什么運(yùn)動？此時汽車的速度是多少？（討論安全速度）凹形橋交給學(xué)生獨(dú)立完成凹凸橋演示器通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論:凸橋最高點(diǎn)mg>N凹橋最低點(diǎn)mg<N2、過山車模型演示實(shí)驗(yàn)：過山車模型學(xué)生獨(dú)立完成;在過山車模型中,質(zhì)量為m的小球，若能通過豎直面內(nèi)軌道最高點(diǎn)，最高點(diǎn)的速度應(yīng)滿足怎樣的條件？（半徑為r，重力加速度為g）3、反饋練習(xí)六、小結(jié)七、作業(yè)課后3、4、5題學(xué)情分析通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道做圓周運(yùn)動的物體一定需要向心力，知道圓周運(yùn)動中向心加速度的方向及表達(dá)式。對生活中遇到的與圓周運(yùn)動相關(guān)的具體問題，學(xué)生還不能敏銳而熟練地運(yùn)用圓周運(yùn)動的方法來分析，還不能把“由運(yùn)動特點(diǎn)分析受力特點(diǎn)、由受力特點(diǎn)推斷運(yùn)動特點(diǎn)”這樣的動力學(xué)思想很好的應(yīng)用到圓周運(yùn)動問題中去，這恰好是本節(jié)課要解決的問題?！断蛐牧Φ膶?shí)例分析》是學(xué)生在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動、向心力與向心加速度之后的一節(jié)應(yīng)用課，也是必修2中的重點(diǎn)內(nèi)容。并且在整本教材中起到了承上啟下的作用，本節(jié)課從力和運(yùn)動的角度對勻速圓周運(yùn)動進(jìn)行了較深入的研究，既能夠加深學(xué)生對前面學(xué)習(xí)的勻速圓周運(yùn)動基本規(guī)律的理解，又為接下來要研究的天體運(yùn)動和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動等問題奠定了基礎(chǔ)。并且本節(jié)課與人們的日常生活聯(lián)系密切，因此，學(xué)好本節(jié)課，既可以提高學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的興趣，又為接下來更好地掌握物理規(guī)律打下良好的基礎(chǔ)。（二）圓周運(yùn)動1．內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)（1）會用運(yùn)動合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動。例1分別以物體在水平方向和豎直方向的位移為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，描繪做拋體運(yùn)動的物體的軌跡。（2）會描述勻速圓周運(yùn)動。知道向心加速度。學(xué)生必須知道什么是勻速圓周運(yùn)動，會描述勻速圓周運(yùn)動，例如用角速度、線速度、周期等物理量描述這種特殊的圓周運(yùn)動。知道什么是向心加速度等。（3）能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動的向心力。分析生活和生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。首先要求學(xué)生知道什么是向心力，向心力與向心加速度的關(guān)系，用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動的向心力。例如，分析自行車拐彎時受到的向心力等，另外還可以讓學(xué)生調(diào)查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異。例2估測自行車拐彎時受到的向心力。（4）關(guān)注圓周運(yùn)動的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系。本條目要求學(xué)生關(guān)注拋體運(yùn)動和圓周運(yùn)動的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系，因?yàn)樵谌粘Ｉ钪袙侒w運(yùn)動和圓周運(yùn)動的現(xiàn)象比較普遍，強(qiáng)調(diào)這兩種運(yùn)動與日常生活的聯(lián)系，以便學(xué)生深入了解這兩種運(yùn)動的規(guī)律，這也體現(xiàn)了加強(qiáng)課程內(nèi)容與生產(chǎn)、生活聯(lián)系的指導(dǎo)思想。

2．活動建議（1）通過查找資料，對比實(shí)際彈道的形狀與拋物線的差異，嘗試做出解釋。（2）調(diào)查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異。由以上課程標(biāo)準(zhǔn)及分析可知，課程標(biāo)準(zhǔn)除了要求學(xué)生知道圓周運(yùn)動，更從生產(chǎn)和生活的角度要求學(xué)生能夠分析處理在日常生活中常見的圓周運(yùn)動，對高中物理的力學(xué)核心部分即從力和運(yùn)動的角度，科學(xué)分析向心力的來源問題。同時，課程標(biāo)準(zhǔn)也做出了豐富學(xué)生實(shí)踐活動的建議，如“調(diào)查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異”，建議學(xué)生利用課余或假期時間做實(shí)地的考查，了解并體會物理學(xué)對經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的貢獻(xiàn)。物理教學(xué)要源于生活，回歸生活。教學(xué)過程中注意這一點(diǎn)會更接地氣。因此本節(jié)課以賽車轉(zhuǎn)彎這樣鮮活的生活實(shí)例切入，分析引出北京四環(huán)路上速率相同半徑不同的汽車哪個更易側(cè)滑這樣的實(shí)際問題，以提速防滑的安全方案設(shè)計(jì)引領(lǐng)學(xué)生關(guān)注和解決生活中的實(shí)際問題，以圓錐擺的實(shí)驗(yàn)和理論探究讓學(xué)生體會道路外側(cè)墊高的動力學(xué)本質(zhì)。最后以貨車翻車視頻提示學(xué)生注意遵守交通規(guī)則、以貨車翻車原因的調(diào)查作業(yè)引領(lǐng)學(xué)生從物理的視角關(guān)注社會。第三節(jié)向心力的實(shí)例分析回顧向心力復(fù)習(xí)：①向心力是一種。②向心力的方向是。③向心力的公式或。eq\o\ac(○,4)做勻速圓周運(yùn)動的物體，力提供向心力。新課教學(xué)：一、轉(zhuǎn)彎時的向心力實(shí)例分析【實(shí)例1】：汽車轉(zhuǎn)彎1、汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎汽車以半徑為R=10m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎，質(zhì)量為M，速度為10m/s。（1）求所需靜摩擦力的大小?（2）若汽車輪胎與地面的最大靜摩擦因數(shù)最大靜摩擦力多大？（3）汽車能安全轉(zhuǎn)彎嗎？不能安全轉(zhuǎn)彎怎么辦？生活場景物理模型分析計(jì)算請你設(shè)計(jì)一個方案讓汽車沿軌道安全通過彎道方案設(shè)計(jì)物理模型分析計(jì)算2、汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎賽車以半徑為R勻速通過彎道，質(zhì)量為m，彎道傾角為θ。要使賽車通過彎道時僅由重力和支持力提供向心力，賽車轉(zhuǎn)彎的速度是多少？生活場景物理模型分析計(jì)算拓展1：火車轉(zhuǎn)彎火車以半徑為R勻速通過彎道，質(zhì)量為m，彎道傾角為θ。（1）若軌道對輪緣無擠壓，火車的速度為多大？（2）若火車的速度大于或小于這個值時，軌道對輪緣有擠壓嗎？二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動1、凸形橋汽車質(zhì)量m，通過凸橋最高點(diǎn)速度為v，橋半徑為r，求汽車在橋頂時對路面的壓力多大？2、凹形橋汽車質(zhì)量m，通過凹橋最低點(diǎn)速度為v，橋半徑為r，求汽車在最低點(diǎn)時對橋面的壓力多大？3、過山車過山車模型中，質(zhì)量為m小球，若能通過豎直面內(nèi)軌道最高點(diǎn)，最高點(diǎn)的速度應(yīng)滿足怎樣的條件？（半徑為r，重力加速為g）反饋練習(xí):1.(多選)關(guān)于在公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎,下列說法中正確的是（）A.在內(nèi)外側(cè)等高的公路上轉(zhuǎn)彎時的向心力由靜摩擦力提供B.在內(nèi)外側(cè)等高的公路上轉(zhuǎn)彎時的向心力由滑動摩擦力提供C.在內(nèi)側(cè)低、外側(cè)高的公路上轉(zhuǎn)彎時的向心力可能由重力和支持力的合力提供D.在內(nèi)側(cè)低、外側(cè)高的公路上轉(zhuǎn)彎時的向心力可能由重力、支持力和摩擦力的合力提供2、一汽車通過拱形橋頂點(diǎn)時速度為10m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐乃姆种蛊囃ㄟ^橋頂時對橋面沒有壓力，車速至少為（

）A．15m/s

B．20m/s

C．25m/s

D．30m/s本節(jié)課中涉及的具體的圓周運(yùn)動的實(shí)例在生活中都很常見，學(xué)生對這些運(yùn)動并不陌生，但是他們在之前沒有從力和運(yùn)動的角度來嘗試分析圓周運(yùn)動。對于高一的學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了受力分析、牛頓運(yùn)動定律等，已經(jīng)具備了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基本理論知識，具備了從力與運(yùn)動關(guān)系的角度去分析圓周運(yùn)動的能力。但是困難在于學(xué)生對于牛頓運(yùn)動定律的認(rèn)識不夠深刻：從直線運(yùn)動到曲線運(yùn)動有一個較大的難度跨越；學(xué)生并不習(xí)慣于將理論知識運(yùn)用到實(shí)際觀察到的現(xiàn)象中。另外，很多學(xué)生對向心力的理解存在困難，在對物體進(jìn)行受力分析時常常出錯，經(jīng)常把向心力和物體所受的其他力混在一起，畫錯受力分析圖，導(dǎo)致在處理物體做圓周運(yùn)動的問題時產(chǎn)生錯誤，難以靈活地解決圓周運(yùn)動的有關(guān)問題，使圓周運(yùn)動成為教學(xué)的難點(diǎn)。這些都對本節(jié)課的教學(xué)帶來了一定的難度。本節(jié)教學(xué)中采用如下教學(xué)手段：一個模型、多次變換；對比激疑、突出方法；理論分析、實(shí)驗(yàn)證實(shí)；方法運(yùn)用等。物理課堂要以提升學(xué)生思維能力為核心，滲透物理方法為重點(diǎn)。為調(diào)動起學(xué)生的思維積極性，使學(xué)生的思維有依托，呈現(xiàn)物理情景時宜采用“對比”的方式。學(xué)生在解決相似而不同的問題時，會漸漸體會到通用的學(xué)科方法。向心力的實(shí)例分析（一）學(xué)生主觀自評評價量規(guī)：班級：

姓名：

學(xué)號：（說明：在相應(yīng)欄目畫勾）評價項(xiàng)目評價要點(diǎn)符合程度完全符合基本符合基本不符合完全不符合自主學(xué)習(xí)我能夠根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象積極思考其原因，努力用自己的觀點(diǎn)解釋

我會努力把自己的疑惑與觀點(diǎn)與教師講授內(nèi)容進(jìn)行整合，而不是生硬的記憶結(jié)論

遇到疑難問題我會積極思考并查閱相關(guān)資料或記下問題待課下及時解決

我對與本節(jié)相關(guān)的實(shí)際問題較感興趣，準(zhǔn)備查閱相關(guān)資料深入了解

我能夠在一節(jié)課的大部分時間保持積極學(xué)習(xí)和思考的狀態(tài)

我在課下會整理課堂筆記或回顧所學(xué)知識及用到的方法

我能夠運(yùn)用本節(jié)課學(xué)到的