資源簡介

6.4 生活中的圓周運動----大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·必修·第二冊 第六章第4節 生活中的圓周運動
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 班級五中 高一年級 授課時間 2024年 月 日
教學內容分析 課標要求： 2.1.1 經歷基本的科學探究過程，具有初步的科學探究能力，勇于探究與日常生活有關的物理問題，形成勇于創新和實事求是的科學態度和精神。本節內容由教師引導學生學會用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力。 教材分析：《生活中的圓周運動》是新課程人教版必修2第六章第4節的內容，是本章的最后一節。本節課是在學生學習了圓周運動、向心力、向心加速度之后的一節習題應用、知識整合課，通過引入大量的生活實例使學生深入了解圓周運動基本規律，加深對相應物理知識的認識。這一節既是本章關于圓周運動的總結，同時又為下一章的萬有引力與航天的知識打下基礎，有著承上啟下的重要作用。
學情分析 知識儲備：學生已學習牛頓運動定律及圓周運動的相關知識，并通過實驗演示及分析對勻速圓周運動的規律已經掌握。 能力基礎：但對于向心力及向心加速度的理解任然需要提高認識和理解。對于生活中有關圓周運動的知識還缺乏較深的理解。 思維能力：同時高中學生思維活躍，求知欲強，他們很希望參與到課堂中來，自主的解決問題。因此，適時開展一堂圓周運動在生活中的應用課。
核心素養 物理觀念：加深對向心力的認識，會分析向心力的來源；理解鐵路彎道和公路彎道及拱形橋實際問題設計原理；培養學生獨立觀察、合作探究、分析問題、解決問題的能力，提高學生概括總結知識的能力。 科學思維：以教師演示實驗結合視頻課件的同步展示，提出問題，引導學生正確的科學觀察、思考、總結。對學生的邏輯思維、審辯思維進行正確的培養，以達到鍛煉思維的能力。 科學探究：讓學生經歷觀察思考，自主探究，交流討論等活動，以模擬觀察、視頻審視、實地了解等形式對火車轉彎、汽車過拱形橋等模型受力分析，探究其中的受力情況，并運用牛頓第二定律計算。 科學態度與責任：培養學生的團隊精神和合作意識；通過向心力在具體問題中的應用，培養學生將物理知識應用于生活和生產實踐的意識；通過生活生產實踐中人類的聰明才智體會圓周運動的奧妙，培養學生學習物理知識的求知欲。
教學準備 多媒體課件
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
活動一：導入新課 （一）檢測導學案完成情況
1.檢查前一節課后習題完成情況： 2.小組討論導學案復習內容。 （1）巡視導前一節的課后習題情況； （2）必要時可選講導學案復習內容。 （1）小組長統計組內得分情況； （2）小組討論導學案復習內容。 （1）導學案完成小組評分； （2）表揚完成優秀的同學； （3）鼓勵學生努力學習。
（二）展示學習目標
1.能定性分析火車外軌比內軌高的原因。 2.能定量分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題 3.知道航天器中的失重現象的本質 4．知道離心運動及其產生的條件，了解離心運動的應用與防止 5.會用牛頓第二定律分析向心力的來源，并用其解決分析生活中的圓周運動 讓學生 明確學習目標，做到有的放矢； 課后根據目標，學生自我評價得失情況。
（三）情境導入 （第一課時）
1. 新課導入，引發思考 視頻觀看 播放“生活中的圓周運動圖片” 播放生活中汽車因為超速而發生交通事故的視頻。 賽車視頻、火車轉彎視頻 引發思考： 思考汽車轉彎為啥超速會發生交通事故和火車轉彎時是什么力提供了向心力 從生活走向物理：使學生認識圓周運動與生活密切相關，激發學習興趣。
新課教學 活動二：火車轉彎
新課教學 火車轉彎 火車車輪結構 火車轉彎時內外軌一樣高時，分析向心力的來源。 火車轉彎時軌道外高內低的設計理念 請同學們觀看教材35頁火車轉彎的內容，回答下列問題 1、火車車輪的結構特點？為什么這樣設計？ 2、火車內外軌一樣高時，汽車轉彎時，受到了哪些力？向心力靠什么力來提供？這會帶來什么后果？ 3.如果是你，你如何來避免這樣的后果？你將如何來設計汽車轉彎時的軌道，為什么這樣設計，請做出合理的解釋和解答。 學生回答后做出分析與解釋，板書 得向心力為 F =mgtanα=mg 由牛頓第二定律得：F合=m，所以mg=m 即火車轉彎的規定速度v0= 拓展：對火車轉彎時速度與向心力的討論 A.當火車以規定速度v0轉彎時，F合=Fn，這時輪緣與內外軌均無側壓力。最安全的轉彎速度 B.當火車轉彎速度v>v0時，F合＜Fn，外軌向內擠壓輪緣提供側壓力，與F合共同充當向心力。火車有向外運動的趨勢 C.當火車轉彎速度v活動三：汽車過拱形橋和凹型路面
1、汽車過拱形橋 2、汽車過凹型路面 汽車的速度不斷增大時，會發生什么現象？ 1.由FN=G－可知：v越大，FN越小。 2.當FN=0時，由G=m可得v=。 若速度大于時，汽車所需的向心力會大于重力，這時汽車將“飛”離橋面。觀看摩托車越野賽時，常有摩托車飛起來的現象，就是這個原因。 如圖5，汽車經過凹橋最低點時，受豎直向下的重力和豎直向上的支持力，其合力充當向心力。則有：FN－G=m，所以車對橋的壓力FN′=FN=G+m。FN′＞G，且v越大，車對橋的壓力越大。 拓展思考(根據學生情況具體安排)：汽車不在拱形橋的最高點或最低點時，如圖6所示，它的運動能用上面的方法求解嗎？ 分析：可以用上面的方法求解，但要注意向心力的來源發生了變化。如圖6，重力沿半徑方向的分力和垂直橋面的支持力共同提供向心力。 設此時汽車與圓心的連線和豎直方向的夾角為θ，則有mgcosθ－FN=m， 所以FN=mgcosθ－m 即：橋面支持力與夾角θ、車速v都有關。 （1）確定研究對象； （2）對研究對象進行受力分析：先場力（重力）后接觸力，再其他力； （3）找圓心，確定合力（向心力）的方向； （4）根據牛頓第二定律列方程求解。 逐漸滲透學生會應用物理知識規律，科學分析問題的方法和步驟，提高嚴謹的思維過程和解決問題的能力 通過分析認識到汽車過拱形橋屬于失重現象，過凹路面屬于超重現象。 引導學生一起總結解題思路，使思路成文化、具體化
活動四：航天器中的失重現象 （第二課時）
思考與討論 航天器中的失重現象（難點） 思考與討論 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6400 km）。地面上有一輛汽車，重量是G=mg，地面對它的支持力是FN。汽車沿南北方向行駛，不斷加速。如圖7所示。會不會出現這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時可能有什么感覺？ 這和飛船的情況相似，當汽車速度達到v=時（代數計算可得v=7.9×103 m/s），地面對車的FN=0，這時汽車已經飛起來了，此時駕駛員與座椅間無壓力，都處于完全失重狀態。駕駛員軀體各部分之間沒有壓力，他會感到全身都飄起來了。 航天器中的失重現象 圖片展示宇航員在航天器中的情況提出問題？ 宇航員于航天器間作用力如何？ 宇航員相對地球做什么運動？其受到了哪些力？他們加速度如何？ 電梯、過拱型橋和太空中都可能出現完全失重現象（壓力或拉力為零），宇航員運動現象本質和他們的本質相同嗎？ 1.自主完成 2.小組交流 學生對物體的運動和受力進行分析，最后運用牛頓第二定律進行求解 學生動手進行計算，得到結果， 評價完成情況，表揚優秀學生，鼓勵未完成的學生，糾正錯誤做法。 教學時，建議播放宇航員的生活與活動錄像，讓學生先了解現象，在對現象進行分析和談論 通過觀察太空中的現象，認識完全失重現象，首先通過用汽車過橋類比，再嚴格建立運動模型后求解。要注意引導學生關注研究對象的變化，從小球到汽車，再到航天員。
活動五：離心運動
生活中的現象，汽車轉彎洗衣機脫水等 離心運動： 離心運動的概念 物體做離心運動的條件與軌跡 離心運動的實質 離心運動的應用與防止 展示生活中的離心現象 提出問題： 如果汽車速度過大或開到了結冰的路面，會出現什么現象？原因是什么？ 洗衣機甩干桶的轉速達到一定值時,衣服上的水會被甩出，為什么？取出脫水后的衣服時，是放在桶中心的衣服干一些，還是外面的干一些？為什么？ 洗完手后，你常常會甩幾下手，這樣做的目的是什么？要甩的更加干凈，可以怎么做？ 生活中還有哪些地方是利用了離心現象？ 學生回答后，教師針對于學生回答情況，做總結性歸納。教學中要注意引導學生從合力與向心力大小關系上出發，得出結論 學生看書閱讀 小組間，同桌間相互談論交流。 讓學生思考后回答，其他同學補充完善；對問題 先讓學生思考，然后小組討論再回答，其他小組同學補充完善； 對問題3、4，可讓學生思考后回答，其他同學補充完善。 汽車滑移、洗衣機脫水和洗完手后甩幾下，都是學生熟悉的現象，要引導用所學的知識分析、解釋這些現象。 通過對問題的分析歸納和回答，培養學生的語言表達能力，歸納能力和同學的協作能力 通過學生對離心運動的 分析，培養學生運用概念、規律解釋現象和問題的能力
活動六：課堂小結與練習
練習與鞏固 課件展示習題，巡查學生完成情況 1.自主完成 2.小組交流 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
活動七：課堂小結
學到了什么？ 引導學生小結 小組討論，總結本節課得失
活動八：課后作業設計
P38 練習與應用 2345題 指導學生完成練習，面批練習。 按要求完成練習 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
主板書設計
§6.4生活中的圓周運動 一．火車轉彎 1、水平軌道，外軌對輪緣的彈力提供向心力 2、斜軌道，重力與支持力的合力提供向心力， 3、轉彎最安全速度v= 二、拱形橋和凹形路面 拱形橋： FN=mg-mv2/r 失重 凹形路面： FN=mg+mv2/r 超重 三、航天器中的失重現象 四、離心運動 1、概念 2、條件與實質 3、離心運動的運用與防止
教學反思

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