資源簡介

“生活中的圓周運動”教學設計
【教學對象】高一年級學生
【教材】人教版《普通高中課程標準實驗教科書物理必修第二冊》第六章第四節(jié)
【教材內容分析】
教材單獨安排“生活中的圓周運動”一節(jié)，試圖讓學生應用圓周運動的知識解釋物理現(xiàn)象并解決一些實際問題，從而促進學生進一步理解運動與相互作用的關系，發(fā)展學生的運動與相互作用觀念。
本節(jié)旨在通過豐富的實例，讓學生通過受力分析、運動分析建立圓周運動模型，再運用牛頓運動定律和圓周運動知識求解一些具體問題。教材選擇了與生活聯(lián)系緊密，學生易于觀察的火車轉彎、汽車過拱形橋和凹形橋等例子，另外，教材還分析了航天器中的完全失重狀態(tài)以及離心運動現(xiàn)象。既有水平面內的勻速圓周運動，也有豎直平面內的圓周運動，能引起學生觀察和探究的濃厚興趣。從地上的圓周運動，到天上的圓周運動，既幫助學生感受物理規(guī)律的統(tǒng)一性，也為下一章作了鋪墊。
通過對實例的分析，要讓學生逐步掌握處理圓周運動的基本方法，引導他們學會確定運動軌跡、圓心和半徑，能根據(jù)圓心位置確定向心加速度方向，再進行受力分析，確定向心力的來源并建立力與運動聯(lián)系的方程。這個過程就是先將實際問題轉化為圓周運動的模型，再對問題進行求解。
學生在前面的學習中，已經(jīng)能用牛頓第二定律求解直線運動的一些問題，對運動與相互作用觀有了初步的認識。本節(jié)對圓周運動進行分析，本質上仍然是應用牛頓第二定律來解決問題，兩者求解的思路是相同的。教學中指出這種相同性不僅有利于學生建構自己的知識結構，也會進一步深化運動與相互作用的觀念。
【課標要求】
能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力。了解生產(chǎn)生活中的離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。
【教學目標】
1、物理觀念
（1）會分析火車轉彎、汽車過拱形橋等實際運動問題中向心力的來源，能解決生活中的問題；
2、科學思維
學會觀察和分析生活中有關物理知識的實例與實驗現(xiàn)象，具有初步的觀察能力、分析概括能力。
3、科學探究
通過實踐和探究，讓學生感覺科學就在身邊。培養(yǎng)學生對科學的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理的精神，樹立正確的世界觀和唯物主義觀。
4、科學態(tài)度與責任
培養(yǎng)學生觀察思考，勇于發(fā)現(xiàn)樂于探究的學習習慣，以及應用物理知識解決實際問題的能力。
【教學重點】
具體問題中向心力的來源。
【教學難點】
具體問題中向心力的來源尤其是火車轉彎問題。
【教學策略】
本節(jié)課在教學的指導思想上，始終堅持“教師為主導，學生為主體”的原則，教師通過創(chuàng)設問題情境和有效的設問引導，讓學生親歷物理規(guī)律的構建過程。
在教學方法和手段上，綜合應用實驗演示、講授、談話和討論等多種方法，并輔以多媒體等手段，把教學過程設計成以學生已有知識為基礎，以問題為主線的師生對話交流的過程。
在學法指導上，讓學生嘗試自已觀察思考、描述實驗現(xiàn)象，分析概括，得出結論；使學生在獲取知識的過程中，領會物理學的研究方法，受到科學思維方法訓練以及協(xié)作精神、探索精神等情感態(tài)度與價值觀教育。
【教學用具】
多媒體課件
【教學過程設計】
1、火車轉彎（熊琳穎）
教學環(huán)節(jié)和教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖
一、知識點復習 提問有關之前所學向心力的知識點，并從“供”“需”兩方面進一步分析向心力公式。 學生跟隨著老師的步伐共同復習相關知識點 通過對向心力相關知識點的復習，引導學生從供需兩方面來看待生活中的向心力的一些問題
二、情景引入 讓學生們觀看PPT上的圖片，找到圖片1的規(guī)律，觀看圖片2，觀察在轉彎處火車的內外軌道的高低。 提出問題：為什么會有這樣的規(guī)律。 對老師提出的問題進行猜想 設計系列問題引導學生思考，在于促進學生主動學習，提高課堂參與度。
三、問題探究 教學活動：教師假設如果火車在平地面上行使時，對火車運動模型進行分析。 學生跟隨著老師的步伐共同分析這一模型，體會整個模型分析的過程。 通過建立物理模型，用物理知識加以解釋，為后面學習汽車過拱形橋和凹形橋打下基礎。
三、問題探究 教學活動： 先讓學生對模型進行自主分析，后老師點評，對外規(guī)高內軌低的的模型進行受力分析，并求出當支持力和重力的合力完全提供向心力時的臨界速度。 思考：火車速度大于臨界速度時與火車速度小于臨界速度時分別對火車軌道有什么樣的影響。 學生先自主分析外規(guī)高內軌低的模型，后跟隨老師的腳步求解出臨界速度。 通過物理模型，學生仿照上例自行利用物理知識加以解釋，提高分析問題和解題的能力。
五、練習 通過該題的變形例題來對該模型進行鞏固和加深理解。 學生自行分析兩道題得出答案，老師指導點評。 對火車模型進行鞏固和加深理解。進而推廣到生活實際中。
2、汽車過拱形橋和凹形橋（廖昱錦）
教學環(huán)節(jié)和教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖
一、情景引入 分析并提問：汽車過橋時，也可以看做圓周運動。是什么力提供汽車的向心力呢？ 學生回答：重力？重力和支持力的合力？ 學生一般有在拱形橋面上乘坐汽車的經(jīng)歷，先讓學生建立生活體驗與路面狀態(tài)的對應關系
二、問題探究（拱形橋） 問題：質量為m的汽車在拱形橋上以速度v前進，設橋面的圓弧半徑為r。分析車對橋的壓力。 教學活動：對物體從受力的角度分析，總結出汽車在拱形橋上運動的特點。 思考：汽車在拱形橋上但不在最高點時，又該如何分析汽車所受的向心力？ 學生隨老師一同分析這個物理模型，要求熟練運用牛二、圓周運動、注意牛三的分析。體會整個模型分析的過程。 針對思考，引導學生運動分解的方法來得出答案 通過建立物理模型，用物理知識加以解釋，為后面學習航天打下基礎。
三、問題探究（凹形橋） 問題：質量為m的汽車在凹形橋上以速度v前進，設橋面的圓弧半徑為r。分析車對橋的壓力。 教學活動：給學生留有自行分析的時間，在這段時間里老師可以巡查指導，發(fā)現(xiàn)問題，過后老師簡略分析該模型的巡查時發(fā)現(xiàn)的問題，總結出汽車在凹形橋上運動的特點。 和上一個模型類似，要求學生先自行獨立仿照上例來分析。要求熟練運用牛二、圓周運動、注意牛三的分析。體會整個模型分析的過程。 通過物理模型，學生仿照上例自行利用物理知識加以解釋，提高分析問題和解題的能力。
四、小結 通過對車過拱形橋和凹形橋的小總結，加深對該模型的理解。 能夠跟隨老師進行總結，要求課后消化理解該模型 加深對模型的理解和掌握。
五、練習 通過兩道該模型的變形例題來對該模型進行鞏固和加深理解。理解為什么會“放炮”和“飛離”。 學生自行分析兩道題得出答案，老師指導點評。 對該模型進行鞏固和加深理解。理解為什么會“放炮”和“飛離”。
【板書設計】
1、火車轉彎
V=V0:正常行使
V>V0:外軌易損壞
V2、汽車過拱形橋和凹形橋

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