高中物理-生活中的圓周運動教學設計學情分析教材分析課后反思

PAGE4PAGE7生活中圓周運動一、教學目標（一）知識與技能

1．會在具體問題中分析向心力的來源，進一步認識和理解向心力是效果力，可以是物體所受其中一個力，可以是幾個力的合力，也可以是其中一個力沿某一方向的分力。

2．運用圓周運動所學習和歸納的規(guī)律去分析、處理實際生活中的具體問題。

（二）過程與方法

1．通過對火車在彎道處作勻速圓周運動的實例分析，從軌道一樣高的運動分析、受力分析、磨損介紹，到研究解決磨損的舉措，到提出改變軌道高度以達到改變支持力方向，從而是向心力由重力和支持力合力來提供以減少磨損的最終目標，明確這類說圓周運動解決思路，提高學生分析和解決問題的能力。2.通過對汽車過拱形橋、凹形橋運動實例進行分析，解決為什么現(xiàn)實生活中設計的橋多為拱形橋這一疑惑點。（三）情感、態(tài)度和價值觀

通過現(xiàn)實生活中圓周運動實例分析，物體做圓周運動的條件是所需要的向心力和實際提供的向心力相等，同時為下一節(jié)解決離心運動類問題和水平面、豎直面圓周運動臨界條件做鋪墊。二、教學重點與難點

【重點】：在具體問題中能找到向心力的來源，并能根據(jù)從受力角度和運動學方面找尋供需平衡，從而解決所求問題。

【難點】：1，具體問題中向心力的來源分析，明確向心力是效果力，可以是某一個力，可以是幾個力的合2，記住解決圓周運動的“三定”和“一分析”，即確定軌道平面、確定圓心、確定半徑和分析向心力，解決實際圓周運動問題。三、教學過程（一）、創(chuàng)設問題情境，導入新課情景導入：師：同學們，在現(xiàn)實生活中我們都有這樣的感受就是乘坐汽車遇到彎道轉彎時，其實當汽車轉彎時看成汽車做圓周運動，我們乘坐的汽車是安全行駛的，是什么提供了做圓周運動的向心力那？生：輪胎和地面間的摩擦力，且摩擦力是指向圓心的，且汽車做的是水平面的圓周運動。師：同學們分析的很正確，而且考慮得很周全。那么假設我們現(xiàn)在坐到了一列火車上，此列火車現(xiàn)在正在轉彎，那么火車具體是什么運動形式呢？生：也是圓周運動。師：帶著種種疑問，利用新學習的物理知識：圓周運動，向心加速度，向心力去分析解決生活中圓周運動的具體實例火車轉彎問題。<設計意圖>通過生活中的實例，引起學生對本節(jié)知識的高度重視，激發(fā)學生學習探索的興趣。（二）、授新過程1、〖板書〗鐵路的彎道師：一切讓我們從長計議，先來分析下：一列火車在平直軌道勻速行駛時，受力是如何的？生：（踴躍發(fā)言）受四個力：重力，支持力，牽引力和摩擦力。師：在解決轉彎問題前，為了研究的更加周全讓我們先來細致了解下火車的特點，以車輪為重點研究對象，因為它是與軌道直接接觸的部位。師：通過觀察課件中展示火車車輪圖片及類比生活中有軌道的地方，回答下列問題：火車車輪有什么特點？輪緣有什么作用。生：火車車輪有突起部分—輪緣；防止火車脫離軌道。師：仍然是剛才那列火車，勻速運動到轉彎處時，如果還是一樣高度的軌道條件下，此時火車做什么運動？受力情況如何？生：（踴躍發(fā)言）做圓周運動，受重力，支持力，軌道對輪緣的彈力充提供（充當）向心力。<設計意圖>培養(yǎng)學生的自學能力和分析問題的能力。師：這樣的設計有沒有什么危害和不足？（學生討論）生:由于火車質量較大，長時間運行的情況下，外側軌道對火車輪緣持續(xù)作用彈力，長時間會使兩種磨損較大，易損壞，不安全。師：鑒于以上存在的實際問題，應采取怎樣的措施進行有效的改進呢？<設計意圖>通過學生的思考，突破本節(jié)的難點。生：由于目的在于減少內外軌對于輪緣的擠壓，我們可從向心力來源角度入手去分析，重力方向不能改變，試著通過改變支持力去達到減少磨損的目的，兩側軌道高度不一樣便可達到這一目的，火車受的重力和支持力的合力提供向心力，圓心在水平面，即火車轉彎時做水平面內圓周運動。F=mgtanθ=mv2/rF=mgtanθ=mv2/r明確同時注意，如果題目中給出兩軌道間距離L、外軌抬高的高度h，也可以已知量去表示V0師：如果火車速度超過會怎樣？達不到這個速度又會怎樣？生：如果火車速度超過規(guī)定的速度，重力和支持力的合力將小于需要的向心力，所差的仍需由外軌對輪緣的彈力來彌補；如果火車的速率小于規(guī)定的速度，重力和支持力的合力將大于需要的向心力，超出的則由內軌對內側車輪輪緣的彈力來平衡。<師生總結>由火車轉彎安全的規(guī)定速度入手分析：時：內、外軌道對火車兩側車輪輪緣都無壓力。：外軌道對車輪輪緣有向內的側壓力。當車速過大時，火車容易發(fā)生脫軌。：內軌道對車輪輪緣有向外的側壓力。<設計意圖>通過學生的分析和師生共同總結，理解火車轉彎時的速度限制應該限制在什么范圍之內，這個速度又與哪些因素有關；火車提速情況下保證乘客安全可行性方案，從而突出火車轉彎問題學生們應重點掌握的知識和解題思想。師：科技是在進步的，火車是會提速的，隨著火車的提速，舊的軌道會帶來越來越多的不便，因為火車每次經(jīng)過此段路面時都要減到規(guī)定速度，是很不方便的，所以要對軌道進行改造。對于提速后的火車，我們應該如何改造路面呢？生：可以加大火車做圓周運動的軌道平面半徑，也可以加大內外軌的高度差，即抬高外側軌道，但前者實施起來較困難，所以現(xiàn)實生活中多采取后者。師：那如何確定內外軌的高度差h呢？假設提速后火車速度為，鐵路彎道的半徑是根據(jù)地形條件決定的，這里設為r，是高度差h應該是多少呢？（學生思考分析，教師巡視答疑）師：我們知道最好的方式就是由重力與支持力的合力提供向心力，是有當路面向圓心一側傾斜的角度θ不太大時，由于，其中為軌距，上式變?yōu)?，所以可用來計算值的大小?！菊n堂例題】例：已知火車速度為已知火車速度為30m/s，彎道半徑r=900m，火車的質量為8×105kg(取g=10m/s2)，求：（1）轉彎時所需的向心力多大？（2）若軌道不受輪緣擠壓，求軌道與水平面夾角θ的正切值。（3）若火車速度為40m/s，此時輪緣的受力情況如何？【小試牛刀】例：在一次汽車拉力賽中，汽車要經(jīng)過某半徑為R的圓弧形水平軌道，地面對汽車的最大靜摩擦力為車重的0.1倍，汽車要想通過該彎道時不發(fā)生側滑，那么汽車的行駛速度不應大于(D) <學生板演><設計意圖>提高學生綜合應用知識解決實際問題的能力，同時培養(yǎng)學生舉一反三的能力?！及鍟焦靶螛?lt;問題引入>生活中我們所在的橋多為拱形橋，很少見到凹形橋？這其中有什么設計理念呢？就我們所學物理知識，今天來一起去探討和分析解決心中的疑問。<設計意圖>提升學生的感性認識，激發(fā)深入探討研究的興趣。師：汽車過拱形橋最高點時飛離地面的原因時什么？生：汽車速度太大。師：汽車過拱形橋最高點時也需要限制速度，那么，這個速度與哪些因素有關？過最高點時地面的支持力與汽車重力又存在怎樣的大小關系？下面，我們在實際生活中汽車過拱形橋和凹形橋的實例中找尋答案。例：一輛質量ｍ的小轎車，駛過半徑R的一段凸形圓弧橋面，重力加速度g．求：汽車以速度V通過橋面最高點時，對橋面壓力是多大?當汽車速度哦是多少時，汽車對橋恰沒壓力？<學生板演>汽車通過拱形橋面最高點時，重力與支持力的合力提供向心力。由向心力公式有解得橋面的支持力大小為<設計意圖>培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力，體會成功求知的喜悅、激發(fā)學習物理的興趣。<師生總結>當FN=0時，汽車的速度為，就會發(fā)生汽車飛離地面。<設計意圖>理解汽車過拱形橋最高點時的速度與哪些因素有關，知道過最高點時地面的支持力與汽車重力的大小關系。師：那現(xiàn)在同樣的汽車如果過凹形橋有有何特點呢？(學生自主探究,學生代表發(fā)言)生：總結出來求解的公式，分析討論在運動到凹形橋最低點時，向心力是支持力減去重力，從而發(fā)現(xiàn)到最低點時，汽車對橋的壓力超過自身重力，較容易損壞橋梁。師：同學們發(fā)現(xiàn)汽車運動到拱形橋最高點時，橋所受壓力小于汽車重力，而運動到凹形橋最低點時橋所受壓力大于小車重力，相比之下就發(fā)現(xiàn)為什么現(xiàn)實生活中橋梁多以拱形橋為主了，從防止時間長橋梁受損嚴重，直接影響行人安全角度考慮。（師生共同歸納總結）〈設計意圖〉進一步強化解決圓周運動的核心思想--注意“供”“需”平衡。例】一輛質量ｍ＝一輛質量ｍ＝2.0ｔ的小轎車，駛過半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g=10m／s2．求：（1）若橋面為凸形，汽車以10m／s的速度通過橋面最高點時，對橋面壓力是多大?（2）汽車以多大速度通過凸形橋面頂點時，對橋面剛好沒有壓力?（3）若橋面為凹形，汽車以20m／s的速度通過橋面最低點時，對橋面壓力是多大?【鞏固訓練】一輛質量m=2.0t的小轎車，駛過半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g=10m/s2。求：（1）若橋面為凹形，汽車以20m/s的速度通過橋面最低點時，對橋面壓力是多大？（2）若橋面為凸形，汽車以10m/s的速度通過橋面最高點時，對橋面壓力是多大？（3）汽車以多大速度通過凸形橋面頂點時，對橋面剛好沒有壓力？（三）課堂小結（1）生活中做圓周運動的條件是滿足提供的向心力等于需求的向心力，是解決圓周運動的核心思想，從物體受力情況和運動情況兩個角度去分析物體，尋找向心力來源也是本節(jié)再次強化訓練的問題。（2）兩個實際生活實例分析：火車轉彎明確外軌略高于內軌，達到減少軌道擠壓，降低磨損的目的，同時面對火車提速并且以保證乘客安全為最終目的情況下，通過改變軌道半徑或者內外軌道傾角實現(xiàn)，但改變傾角更易操作實施。拱形橋通過研究新車通過拱形橋、凹形橋的運動情況及受力情況，分析為什么現(xiàn)實生活中拱形橋最普遍，以此達到解決現(xiàn)實生活中圓周運動系列問題的目的。（四）布置作業(yè)：書30頁2.3.4題及導學案四、板書設計5.7生活中的圓周運動5.7生活中的圓周運動一、鐵路的彎道1、軌道水平：外軌對車的彈力提供向心力2、外軌略高于內軌，內外軌無彈力時重力和支持力的合力提供向心力，較少車輪和軌道的磨損。二、拱形橋拱形橋：FN=G－m凹形橋：FN=G+m八、教學反思：本節(jié)課設置了較多的情景，準備了真實事件的圖片，希望使物理課堂更貼近生活，使物理知識真正走近學生，據(jù)此激發(fā)學生的問題意識，拓寬學生的思維空間。但是，學生主動地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的情況較少，應進一步培養(yǎng)學生的問題意識。學生剛學了向心力，學生明確了向心力不是物體實際受到的力，會分析向心力的來源。本節(jié)課是以生活中的圓周運動實例具體分析向心力來源。效果分析：本節(jié)是圓周運動的應用課，通過看視頻和演示實驗，充分調動了學生的學習積極性，收到了較好的學習效果，基本學會了找圓心找向心力的來源，掌握了圓周運動的解題步驟，從學生反應和做題情況看，基本上比較成功。本節(jié)課承接前面所學圓周運動知識來分析生活中的圓周運動實例，是節(jié)應用課。教材中的每個例子的選擇都各有特點，很有代表性：鐵路的彎道部分用來分析水平面上的勻速圓周運動，拱形橋和凹形橋用來分析豎直面上的非勻速圓周運動。鐵路的彎道是水平面上的圓周運動問題，難點有兩個：一是那些力提供向心力，二是圓心在何處。汽車通過拱橋頂點時的力速度加速度的問題是變速圓周運動，這里只分析汽車過定點時的情況。教材中的“說一說”是擴展內容，讓學生在更廣闊更一般的背景下認識拱橋上的運動。觀課記錄自我評析：本節(jié)課主要是本著讓學生學會掌握處理圓周運動的解題步驟，學會找圓心找向心力的來源，消除學生認為向心力使物體受到的力這一問題的困擾，以教材中給出的兩大實例為典型例子，讓學生學會分析豎直面內水平面內的圓周運動，基本達到了預期效果，在教學中，還存在著不足之處，望老師們多指導。評課鄭老師：這堂課給人的感覺是水到渠成，如沐春風，教師教得親切，自然，活潑，學生學得輕松愉快，有以下優(yōu)點值得我們學習：本節(jié)課教師教學設計合理，教學內容難度符合該班學情。2、這節(jié)課上的很好，充分利用多媒體技術。3、這節(jié)課教學設計合理，教學過程充分考慮學生實際，采用多種教學手段，調動學生積極性.馬老師：1、教學目標明確。課件設計梯度合理面向全體學生，課前準備充分。2、教態(tài)自然，語言精練。有一定的親合力。3、教學追求實效。田老師在課堂上用撲實的語言精準的點撥，適時啟發(fā)，大膽放手，充分給予學生上臺展示的機會，學生積極參與，并且能勇于質疑，課堂氣氛比較活躍。4、合理使用網(wǎng)絡資源，既體現(xiàn)教學的直觀性，又節(jié)省了教學時間，擴大了課堂的容量。建議：1.學案設計應該全面一些，包括教學重點，目標，學生學習方法。2.在學生展示過程中，應多觀注其他成員的學習狀態(tài)，布置相應的學習任務，有效利用時間。（第1題）1．一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應是（）（第1題）A．a(chǎn)處 B．b處C．c處 D．d處2．一汽車通過拱形橋頂點時速度為10m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為（）A．15m/s B．20m/sC．25m/s D．30m/s3．在水平鐵路轉彎處，往往使外軌略高于內軌，這是為了（）A．減輕火車輪子擠壓外軌B．減輕火車輪子擠壓內軌C．使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉彎所需向心力D．限制火車向外脫軌4．有一種大型游戲器械，它是一個圓筒形大容器，筒壁豎直，游客進入容器后靠筒壁站立，當圓筒開始轉動，轉速加快到一定程度時，突然地板塌落，游客發(fā)現(xiàn)自己沒有落下去，這是因為（）A．游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁B．游客處于失重狀態(tài)C．游客受到的摩擦力等于重力D．游客隨著轉速的增大有沿壁向上滑動的趨勢5．汽車在水平地面上轉彎時，地面的摩擦力達到最大，當汽車速率增為原來的2倍時，則汽車拐彎的半徑必須（）A．減為原來的1/2倍B．減為原來的1/4倍C．增為原來的2倍D．增為原來的4倍6．(原創(chuàng)題)飛行中的鳥要改變飛行方向時，鳥的身體要傾斜(如圖所示)．與車輛不同的是，鳥轉彎所需的向心力由重力和空氣對它們的作用力的合力來提供．質量為m的飛鳥，以速率v在水平面內做半徑為R的勻速圓周運動，空氣對飛鳥作用力的大小等于()A．meq\r(g2＋\f(v2,R)))2 B．meq\f(v2,R)C．meq\r(\f(v2,R)2－g2) D．mg7.如圖所示，在雙人花樣滑冰運動中，有時會看到被男運動員拉著的女運動員離開地面在空中做圓錐擺運動的精彩場面，目測體重為G的女運動員做圓錐擺運動時和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算該女運動員A.受到的拉力為B.受到的拉力為2GC.向心加速度為D.向心加速度為2g甲乙8．甲、乙兩名溜冰運動員，m甲=80kg，m乙=40kg，面對面拉著彈簧做圓周運動的溜冰表演，如圖所示，兩人相距0.9m，彈簧秤的示數(shù)為9.2N，下列判斷中正確的是甲乙A．兩人的線速度相同，約為40m/sB．兩人的角速度相同，為6rad/sC．兩人的運動半徑相同，都是0.45mD．兩人的運動半徑不同，甲為0.3m，乙為0.6m，9.冰面對溜冰運動員的最大摩擦力為運動員重力的k倍，在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運動員，若依靠摩擦力充當向心力，其安全速度為[]A．B.C.D.10．在摩托車沿水平圓形彎道勻速轉彎時，人和車應向彎道的側傾斜，人和車這時受到__________、___________、________三個力的作用，并且這三個力的合力提供人和車做勻速圓周運動的。11．一輛汽車勻速通過一座圓形拱橋后，接著又勻速通過圓弧形凹地．設圓弧半徑相等，汽車通過橋頂A時，對橋面的壓力NA為車重的一半，汽車在弧形地最低點B時，對地面的壓力為NB，則NA：NB為課后反思通過本節(jié)課的學習，學生基本掌握了本節(jié)課的核心內容