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《生活中的圆周运动》教学设计

查字典物理网 2020-11-19

一、课程标准的要求

能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。

二、教学目标分析

(一)知识目标:

1.进一步加深对向心力的认识,会在实际问题中分析向心力的来源。

2.培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力,提高学生概括总结知识的能力。

(二)能力目标:

1.学会分析圆周运动方法,会分析拱形桥、弯道等实际的例子,培养理论联系实际的能力。

2.通过对几个圆周运动的事例分析,掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。

(三)情感、态度与价值观目标:

1.通过向心力在具体问题中的应用,培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

2.体会圆周运动的奥妙,培养学生学习物理知识的求知欲。

四、教学的重点与难点

教学重点:分析具体问题中向心力的来源。

设计意图:学生常常误认为向心力是一种特殊的力,是做匀速圆周运动的物体另外受到的力,课本中明确指出这种看法是错误的,以及如何正确认识向心力的来源,并且对向心力的来源分析地比较仔细,因此教学中应充分重视这一点。

教学难点:在具体问题中分析向心力来源,尤其是在火车转弯问题中。

突破办法:组织学生多讨论,多做练习,对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明,使学生更易理解。

五、教学手段

多媒体:主要PowerPoint演示文稿以及图片,并辅以视频。

多媒体使用说明:多媒体作为教学辅助手段,使空洞的语言描述得以形象直观地展现,增强学生的感性认识。

学案:以学促教,高效课堂的保证

六、教学过程

教学内容

教学活动

设计意图





创设情境:


让学生观看影片《赛车事故》(3分钟)。


注意观察:赛车易发事故在什么地方?


点拨: 学生回答后总结 水平弯道 凸形路面


(多媒体展示)


一、出示本节课学习目标(学案中体现)


1.水平面内的匀速圆周运动(铁路的弯道)


2.竖直平面内的非匀速圆周运动(拱形桥和凹形桥 仅限最高点和最低点)

视频创设情境,通过学生注意观察,教师提问的方式,引入本节课学习的主要内容。














程、




























































































课堂板书

(采用黑板加以的板书加以提炼)


(一)水平面内的圆周运动(以火车过弯道为例)


观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片,请学生注意观察铁轨弯道的特点和火车车轮的特殊结构(问题学案中体现)


问题1:请根据你所了解的以及你刚才从图片中观察到的情况,说一说火车的车轮结构如何?轨道结构如何?


轨道将两车轮的轮缘卡在里面。


问题2:如果内外轨一样高,火车转弯时做曲线运动,所受合外力应该怎样?需要的向心力有那些力提供。


在此基础上,引导学生进行弊端分析,提出下面的问题


问题3:火车的质量很大,行驶的速度很大,如此长时间后,对轨道和列车有什么影响?如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢?


再次展示火车转弯时候的图片,提醒学生观察轨道的情况。


学生讨论后总结:


1.如果在转弯处使外轨道略高于内轨道,火车受力不是竖直的,而是斜向轨道的内侧。它与重力的合力指向圆心,成为使火车转弯的向心力。


2.如果根据转弯半径R和火车行驶速度v适当调整内外轨道的高度差,使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供,这样外轨道就不再受轮缘的挤压了。


思维拓展极其应用:


山区铁路弯道过多,能否大面积提速?赛车影片中,若减少水平弯道事故,你怎样设计弯道中的路面?你观察过高速路转弯处路面的情况 点拨 高速路面上也是外高内地,并且超车道比主车道更加倾斜。


(二)竖直平面内的圆周运动(最高点和最低点)汽车过桥为例


实例分析 展示图片 拱形桥 凸形桥 平直桥


以凸形桥为例


通过提问,引导学生进入状态。


问题1:如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时,在竖直方向上受力如何? 如果汽车在拱形桥顶点静止时,桥面受到的压力如何?(学案中体现)


问题2:如果汽车在拱形桥上,以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候,桥面受到的压力如何?(学案中体现)


引导学生分析受力情况,并逐步求得桥面所受压力。


分析过程:


确定研究对象;


分析汽车的受力情况;


找圆心;


确定F合即F向心力的方向;


根据牛顿第二定律列方程,得出结论。




问题3:根据上式,结合前面的问题你能得出什么结论?(学案中体现)


A.汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg;


B.汽车行驶的速度越大,汽车对桥面的压力越小。


问题4:试分析如果汽车的速度不断增大,会有什么现象发生呢?(学案中体现)


当速度不断增大的时候,压力会不断减小,当达到时,汽车对桥面完全没有压力,汽车“飘离”桥面。


问题5:如果汽车的速度比 更大呢?汽车会怎么运动?(提示,此时汽车受力、速度、加速度如何)(学案中体现)


汽车以大于或等于的速度驶过拱形桥的最高点时,汽车与桥面的相互作用力为零,汽车只受重力,又具有水平方向的速度的,因此汽车将做平抛运动。


问题7:如果是凹形桥,汽车行驶在最低点时,桥面受到的压力如何?(学案中体现)



问题8:前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点,凹形桥的最低点分别处于哪种状态?(学案中体现)


强调:汽车做的不是匀速圆周运动,我们仍使用了匀速圆周运动的公式,原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。


(三)课堂小结 请同学来完成,教师进行适当补充


学生回答不完整时,老师及时补充


老师语言:通过本节课的学习,同学们对正确判断向心力的来源有了更清晰的认识,从而我们可以引用牛顿第二定律更加从容的解决圆周运动的问题。


设计意图:老师用赞赏的目光看待学生的总结,用抑扬顿挫的语言,结束新课,这样和学生进行了一次情感交流,更容易在感情上共鸣。


(四)拓展训练


质量为M=2.0X104KG的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径为20M,如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N,则


汽车允许的最大速率是多少?


若以所求速率行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?


最容易发生爆胎的点是?


(五)布置作业


思考与讨论


地球可以看作一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶,不断加速。请思考:会不会出现这样的情况。


速度大到一定程度时,地面对车的支持力是0?此时汽车处于什么状态?驾驶员与座椅间的压力是多少?驾驶员躯体各部分间的压力是多少?驾驶员此时可能有什么感觉?


问题与练习


第3题


设计意图:开阔学生的思路,增进学生的想象力,通过思维的拓展和应用,使得学生的思维品质得到提高,为进一步探索新知识 、解决新问题开辟更广阔的渠道。








教学之法 贵在引导 要在转化 妙在开窍,通过情景分析 ,层层设问激疑,使得学生的思维动起来,体现教师主导,学生主体

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