生活中的圆周运动教学案例.doc

生活中的圆周运动教学案例高密市实验中学 付志英一、教案背景：1、中学物理2、一课时二、教学课题：生活中的圆周运动三、教材分析：生活中的圆周运动是圆周运动的应用课，内容丰富。教材中的每个例子的选择都各有特点，很有代表性：铁路的弯道用来分析水平面上的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥用来分析竖直面上的非匀速圆周运动；航天器中的失重现象研究失重问题；离心运动则研究向心力不足时物体的运动趋势。四、通过该课学习，能够完成以下目标：情感目标：1、培养学生的应用实践能力和思维创新意识。2、运用生活中的几个事例，激发学生的学习兴趣、求知欲和探索动机。3、建立具体问题具体分析的科学观念。能力目标：1、通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力。2、通过匀速圆周运动的规律也可以在变圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力。3、通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力。知识目标：1、能定性分析火车外轨比内轨高的原因。 2、能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。 3、知道航天器中的失重现象的本质. 4、知道离心运动及其产生的条件,了解离心运动的应用和防止。五、教学重点：1、理解向心力是一种效果力。 2、在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题。六、教学难点：1、具体问题中向心力的来源。2、关于对临界问题的讨论和分析。七、教学活动：【教学媒体】1.教室电脑多媒体系统。2. PowerPoint课件、Flash动画。【教学方法】阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。【教学过程】一、导入新课 情境引入赛车在经过弯道时都会减速，如果不减速赛车就会侧滑，从而引发事故，大家思考一下，我们如何才能使赛车在弯道上不用减速通过？课件展示自行车赛中自行车在通过弯道时的情境。根据展示可以看出自行车在通过弯道时都是向内侧倾斜，这样的目的是什么？赛场有什么特点？学生讨论-自行车倾斜以及弯道外高内低都是使支持力不再竖直向上，与重力的和力提供向心力。 同学们考虑，火车在转弯时也不减速，那么我们如何来保证火车的安全呢？复习引入(学生回答)1、 向心力加速度公式：2、 向心力公式：二、新课教学探究一：水平面内的圆周运动-铁路的转弯教师：火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供的？ 课件展示观察铁轨和火车车轮的形状.学生讨论：当内外轨一样高时， 火车受的重力和铁轨对火车竖直向上的支持力平衡，向心力由外轨对轮缘的水平弹力提供，这种情况下铁轨容易损坏，轮缘也容易损坏。教师：请同学们完成下列题目：例题1、火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？学生完成，教师评价，弹力大小为800000牛顿教师：我们同学的平均体重是500牛顿，这么大的弹力相当于多少个同学的体重？学生：-教师：那么，这么大的弹力频繁的作用在火车车轮和路轨上，是不是安全的？如何解决这个问题呢？同学们可以联系一下赛车转弯。学生：小组合作讨论，给出方法-教师：当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上的，重力和支持力的合力可以提供向心力，可以减轻铁轨和轮缘的侧向挤压，最佳情况是向心力恰好由重力和支持力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力。请同学完成下列题目：例题2、 若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为 ，请问火车的速度为多大？学生：完成并相互评判正误。教师：下面我们定量分析外轨比内轨高时火车转弯问题。设火车实际速度为v时，有三种可能，请同学小组合作分析各种情况下内外轨道的受挤压情况：当vv0时，当vv0时，当vv0时，探究二：竖直平面内的圆周运动-拱形桥、凹形桥课件展示交通工具（自行车、汽车等）过拱形桥教师：汽车过拱形桥桥顶时的向心力，是由什么力提供的？请同学画出受力图，写出关系式。，推导出汽车队桥面的压力。 学生：- 教师：由此可以看出，汽车对桥面的压力小于汽车的重量，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？学生：-教师：汽车过拱形桥最高点的速度为多大时，汽车对桥面无压力？学生：-教师：汽车过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重量大还是小呢？学生：自主画图分析。教师：巡回指导。请同学完成例题2。例3、汽车质量为15吨，以不变的速率v=10m/s先后驶过如图所示的凹形桥和凸形桥，桥面圆弧半径均为15m，汽车过凸形桥最高点时对桥的压力是多少？汽车过凹形桥最低点时对桥的压力是多少？学生：自主完成题目。教师：思考并讨论两个问题，（1）为什么多数桥都建成拱形桥？（2）汽车不在桥的最高点或最低点是能运用上面的方法求解吗？学生：-练习：质量为25kg的小孩坐在秋千板上，小孩离系绳的横梁2.5m。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是5m/s，她对秋千板的压力是多大？探究三：航天器中的失重现象教师：请同学阅读“思考与讨论”分析航天器中的航天员受到那些力的作用？座椅对他的支持力是多少？学生：推导并得出结论-教师：航天员受到的支持力比他的重力小，处于失重状态。其实在任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境，其中所有的物体都处于完全失重状态。探究四：离心运动教师：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢？学生：阅读课本相关知识，回答问题。教师：生活中有哪些应用离心运动？哪些是预防离心运动的？学生：回答并互相补充。-教师：汽车在水平公路转弯时，速度为什么不能太大？学生：-课堂提升：教师：本节课中需要我们掌握的关键是：一个要从力的方面认真分析，搞清楚谁来提供物体做圆周运动所需要的向心力，能提供多大的心力；另一个方面从运动的物理量本身去认真分析，看看物体做这样的圆周运动究竟需要多大的向心力。如果供需双方正好相等，则物体将做稳定的圆周运动；如果供大于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐靠近圆心；如果供小于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐远离圆心；如果外力突然变为零，则物体将沿切线方向做匀速直线运动。当堂检测：O1、列车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是 （ ）当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力；当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘侧弹向力的合力提供向心力；当速度大于v时，轮缘侧向挤压外轨； 当速度小于v时，轮缘侧向挤压外轨。A、 B、 C、 D、2、汽车以速度v通过一半圆形拱桥的顶点时，关于汽车受力的说法正确的是 （ ） A、汽车受重力、支持力、向心力 B、汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力 C、重力提供汽车的向心力 D、汽车的重力和支持力的合力提供向心力3、下列关于离心现象的说法正确的是 （ ）A、当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B、做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失后,物体将做背离圆心的圆周运动C、做匀速圆周运动的物体, 当它所受的一切力都突然消失后,物体将沿切线做匀速直线运动D、做匀速圆周运动的物体, 当它所受的一切力都突然消失后, 物体将做曲线运动.答案：1、A 2、D 3、C板书设计一、 铁路的弯道1 铁轨水平：外轨对车的弹力提供向心力2 铁轨倾斜：内外轨无弹力时重力和支持力的合力提供向心力二、 拱形桥1、 拱形桥：2、 凹形桥：三、 航天器中的失重现象四、 离心运动1、 离心现象的分析与讨论2、 离心运动的应用与防止教学整体设计 圆周运动是生活中普遍存在的一种运动。通过生活中存在的圆周运动，让学生理解向心力和向心加速度的作用，知道其存在的危害及如何利用。通过对航天器中失重现象，让学生理解向心力是有物体所受的合外力提供的，任何一种力都有可能提供物体的向心力。通过对离心运动的学习，让学生知道离心现象，并能充分利用离心运动且能避免离心运动带来的危害。本节内容着重于知识的理解应用