生活中的圓周運動-教案

生活中的圓周運動【教材分析】一、地位《生活中的圓周運動》這節(jié)課是新課標人教版《物理》必修第二冊第五章《曲線運動》一章中的第八節(jié)，也是該章最后一節(jié)。本節(jié)課是在學生學習了圓周運動、向心加速度、向心力以后的一節(jié)應用課，通過研究圓周運動規(guī)律在生活中的具體應用，使學生深入理解圓周運動規(guī)律，并且結合日常生活中的某些生活體驗，加深物理知識在頭腦中的印象。本節(jié)可以說是本章前面幾節(jié)的綜合應用，同時它還為下一章《萬有引力與航天》的學習做了充分的準備。二、教材處理教材中的“火車轉彎”、“汽車過拱橋”、“航天器中的失重現(xiàn)象”和“離心運動”根據(jù)學生接受的難易程度，順序作了調(diào)整，并增加了臨界速度幾種情況的分析?！窘虒W目標】1．知識與技能目標（1）教師引導學生進一步加深對向心力的認識，使其會在實際問題中分析向心力的來源。（2）培養(yǎng)學生獨立觀察、分析問題、解決問題的能力，提高學生概括總結知識的能力。（3）了解航天器中的失重現(xiàn)象。（4）了解離心運動產(chǎn)生原因及應用。（5）會分析臨界速度。2.過程與方法目標（1）學會分析圓周運動方法，會分析拱形橋、彎道等實際的例子，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力。（2）通過對幾個圓周運動的事例分析，掌握用牛頓第二定律分析向心力的方法。（3）能從日常生活中發(fā)現(xiàn)與圓周運動有關的知識，并能用所學知識去解決發(fā)現(xiàn)的問題。3．感態(tài)度與價值觀目標（1）通過向心力在具體問題中的應用，培養(yǎng)學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。（2）體會圓周運動的奧妙，培養(yǎng)學生學習物理知識的求知欲?！窘虒W重點】

1.理解向心力是一種效果力。

2.在具體問題中能找到向心力的來源，并能結合牛頓運動定理知識來解決相關問題。

【教學難點】

1.具體問題中向心力的來源。

2.臨界問題的討論與分析。

3.對變速圓周運動的理解和處理。

【學情分析】學生剛剛對圓周運動有了初步的了解，對勻速圓周運動一些基本公式做了一些簡單練習，但對于圓周運動的的應用知之甚少，所以教學設計中要體現(xiàn)事例的生活化要貼近學生，另外由于學生基礎不同、認識上的差異性。在內(nèi)容的設置上及例題的選擇上更要注意要有梯度，以滿足絕大多數(shù)學生的需要?！窘虒W方法】1．教學方法創(chuàng)設情景法，討論法，推理法和分析歸納法。2．教學手段： 3．學法分析讓學生進入角色充當課堂教學的主體，幫助學生自覺、生動地進行思維活動。使學生既學到了知識又掌握了學習方法，既培養(yǎng)了能力又發(fā)展了智力?！菊n時安排】2課時

【教學過程】教學活動【課前準備】為學生布置任務：讓學生通過上網(wǎng)查詢資料、課前預習等方式，總結生活中有哪些圓周運動，并對這些物體進行受力分析，找出這些圓周運動由誰提供向心力。另外以組為單位畫出受力示意圖，有條件的小組可以親自做一件圓周運動的小制作在課上展示出來。[新課導入]復習提問師：請同學們回顧并敘述出對于圓周運動你已經(jīng)理解和掌握了哪些基本知識？生：我已經(jīng)理解和掌握了可以用線速度、角速度、轉速和周期等來描述做圓周運動物體的運動快慢；知道了圓周運動一定是變速運動，一定具有加速度；掌握了對于圓周運動的有關問題還必須通過運用牛頓第二定律去認真分析和處理。師：剛才幾位同學各自從不同的角度回顧和交流了對圓周運動有關基本知識和基本規(guī)律的認識。而我們知道學以致用是學習的最終目的，下面請各組派一名代表將咱們布置的作業(yè)向大家展示一下。師：本節(jié)課將通過幾個具體實例的探討來深入理解相關知識點并學會應用。[新課教學]一、鐵路的彎道二、拱形橋[課堂訓練]師：請同學們一起來看一道例題，看完題后，自己先獨立分析、處理，然后我們再一道交流、討論。例：一輛質(zhì)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l0m／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、航天器中的失重現(xiàn)象師：從剛才研究的一道例題可以看出，當汽車通過拱形橋凸形橋面頂點時，如果車速達到一定大小，則可使汽車對橋面的壓力為零。我們是不是在哪里也遇到過這種情形呢？生：航天員楊立偉他們在太空中對座椅的壓力就是零。師：好，那此時楊立偉受力情況怎樣呢？生：通過整體法對宇宙飛船受力分析，并運用牛頓第二定律可解得：宇宙飛船的速度為，再對宇航員進行分析可得。此時座椅對宇航員的支持力為零。即航天員處于失重狀態(tài)。點評：通過實例分析，讓學生了解到航天器中的失重現(xiàn)象。學習知識的同時激發(fā)學習物理學的興趣。四、離心運動師：做圓周運動的物體一旦失去向心力的作用，它會怎樣運動呢？如果物體受的合力不足以提供向心力，它會怎樣運動呢？發(fā)表你的見解并說明原因。生：我認為做圓周運動的物體一旦失去向心力的作用，它會沿切線飛出去，如體育中的“鏈球”運動，運動員手一放后，“鏈球”馬上飛了出去。生：如果物體受的合力不足以提供向心力，它會做逐漸遠離圓心的運動。如：在電影中經(jīng)?？吹?，速度極快的汽車在急速轉彎時。會有向外側滑的現(xiàn)象。師：請同學們結合生活實際，舉出物體做離心運動的例子。在這些例子中，離心運動是有益的還是有害的？教師聽取學生見解，點評、總結。并投影出“洗衣機脫水時”和“制作無縫鋼管”“制作棉花糖”等視頻、圖片。點評：培養(yǎng)學生觀察生活的良好品質(zhì)，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的主動求知的意識。[課堂訓練]1．雜技演員在做水流星表演時，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，若水的質(zhì)量m＝0.5kg，繩長l=60cm，求：（1）最高點水不流出的最小速率，（2）水在最高點速率v＝3m／s時，水對桶底的壓力。2．一根長l＝0.625m的細繩，一端拴一質(zhì)量m=0.4kg的小球，使其在豎直平面內(nèi)繞繩的另一端做圓周運動，求：（1）小球通過最高點時的最小速度；（2）若小球以速度v=3．0m／s通過圓周最高點時，繩對小球的拉力多大？若此時繩突然斷了，小球將如何運動？[鞏固訓練]1．下列關于圓周運動的說法正確的是A．做勻速圓周運動的物體，所受的合外力一定指向圓心B．做勻速圓周運動的物體，其加速度可能不指向圓心C．作圓周運動的物體，其加速度不一定指向圓心D．作圓周運動的物體，所受合外力一定與其速度方向垂直2．關于勻速圓周運動，下列說法正確的是A．勻速圓周運動就是勻速運動B．勻速圓周運動是勻加速運動C．勻速圓周運動是一種變加速運動D．勻速圓周運動的物體處于平衡狀態(tài)3．下列關于離心現(xiàn)象的說法正確的是A．當物體所受的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象B．做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都消失時，它將做背離圓心的圓周運動C．做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失時，它將沿切線做直線運動D．做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失時，它將做曲線運動4．下列關于向心力的說法中，正確的是A．做勻速圓周運動的質(zhì)點會產(chǎn)生一個向心力B．做勻速圓周運動的質(zhì)點所受各力中包括一個向心力C．做勻速圓周運動的質(zhì)點所受各力的合力是向心力D．做勻速圓周運動的質(zhì)點所受的向心力大小是恒定不變的5．關于物體做圓周運動的說法正確的是A．勻速圓周運動是勻速運動B．物體在恒力作用下不可能做勻速圓周運動C．向心加速度越大，物體的角速度變化越快D．勻速圓周運動中向心加速度是一恒量6．關于向心力的說法正確的是A．向心力不改變做圓周運動物體速度的大小B．做勻速圓周運動的物體受到的向心力即為物體受到的合力C．做勻速圓周運動的物體的向心力是不變的D．物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了一個向心力7．下列說法正確的是A．因為物體做圓周運動，所以才產(chǎn)生向心力B．因為物體有向心力存在，所以才迫使物體不斷改變運動速度方向而做圓周運動C．因為向心力的方向與線速度方向垂直，所以向心力對做圓周運動的物體不做功D．向心力是圓周運動物體所受的合外力8．在光滑的水平面上，放一根原長為l的輕質(zhì)彈簧，一端固定，另一端系一個小球?，F(xiàn)使小球在該水平面內(nèi)做勻速圓周運動，當半徑為2l時，小球的速率為V1；當半徑為3l時，小球的速率為V2，設彈簧伸長仍在彈性限度內(nèi)，則V1：V2為A．：

B．2：3

C．1：

D．1：3學生活動將學生找出的圓周運動的實例投影出來，學生針對本組的作品發(fā)表本組的見解。學生發(fā)揮自己的想象能力，以組為單位結合知識點設計方案。解決火車轉彎時遇到的問題學生在練習本上獨立畫出汽車的受力圖，推導出汽車向心力表達式。學生代表發(fā)言。學生自主練習，將學生解題過程投影出來并加以指導學生獨立分析以上提出的問題，并在練習本上畫出受力分析圖，嘗試解答。學生認真思考并討論問題，學生代表發(fā)表見解，相互間交流、討論給學生十分鐘時間獨立完成該項訓練，學生作答，其他學生糾正錯誤選項。作業(yè)板書設計生活中的圓周運動一、鐵路的彎道1．討論向心力的來源：2．外軌高于內(nèi)軌時重力與支持力的合力是使火車轉彎的向心力3．討論：為什么轉彎處的半徑和火車運行速度有條件限鍘？二、拱形橋1．思考：汽車過拱形橋時，對橋面的壓力與重力誰大？2．圓周