新课程教学设计案例

1、.新课程教学设计案例第四章第3节 向心力的实例分析（教学设计） 惠安一中物理组 陈雪玲 【教材分析】本节课教材立足于匀速圆周运动基本规律上，结合实际生活中两个实例“火车转弯”和“汽车过拱桥”进行分析，解决有关圆周运动的问题，重要的是搞清楚向心力的来源，明确提出向心力是按效果命名的力，任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力，这是研究圆周运动的关键。后面又附有思考与讨论，进一步开拓了学生的思维。【学情分析】 本节课是在学生已经基本掌握匀速圆周运动规律和描述圆周运动的基本物理量（线速度、角速度、向心力和向心加速度）以及有关公式推导和计算之后，安排的一节

2、实例分析课。在课堂中采用实验演示、多媒体、电脑动画模拟辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，降低难度。【教学目标】知识与技能： 1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力，会在具体问题中分析向心力的来源，进一步理解向心力的概念。 2、理解向心力公式，进一步明确匀速圆周运动的产生条件，掌握向心力公式的应用，知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。过程和与方法：1、通过对实际生活中两个实例分析，培养在具体实际问题中分析向心力来源的能力。 2、通过理解火车轨道弯道处为什么外侧比内侧高，培养学生会把物理与社会、生活、科技联系起来的能力，科学思维能力和

3、分析问题理解问题的能力。情感态度价值观： 1、通过匀速圆周运动实例分析，激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。【重点难点】教学重点：1、理解向心力是一种效果力，分析具体问题中向心力的来源。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。教学难点：1、解决实际问题时物理方法的渗透2、火车在倾斜弯道上转弯的圆周运动模型的建立。3、关于临界问题的讨论与分析。【设计思想】为了在教学中体现科学探究精神，尽可能完整地经历科学探究的过程，使学生通过体验，感受到战胜困难、解决物理问题时的喜悦，体验到学习科学的乐趣，了解科学方法，获取科学知识，本节教学把课本中教学内容以问题的形式提出，通过

4、学生探究式的大胆的假设和猜想，再通过科学的分析，将物理理论应用生活实际之中。【教学过程】一、新课引入1、复习提问：（1）向心力的求解公式有哪几个？（2 ) 如何求解向心加速度？ 二、新课教学（一）讨论向心力的来源² 举一些实例，并展示相关图片，让学生分析向心力的来源 。² 引导学生进行归纳总结，得出结论：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。向心力是按效果命名的力，并不是一种新的性质的力。（二）讨论火车转弯问题【课件或实物模型展示】模拟火车在平直轨道上匀速行驶的火车。师 1、火车受到几个力的作用？2、几个力之间的关系如何？学生观察火车运动情况，画出受

5、力示意图,并讨论回答： （1）此时火车车轮受三个力：重力、支持力、牵引力和摩檫力。 （2）四个力的合力为零,其中重力与支持力和牵引力与摩檫力分别都是一对平衡力.师 那火车转弯时情况又会如何呢?【展示图片1】 火车车轮有凸出的轮缘结构图片1【课件或实物模型展示】 模拟火车在平面转弯轨道上火车转弯的情形。 学生活动结合所学知识讨论和分析:1.火车转弯和直进有何不同2.对火车进行受力分析师生互动（1）当火车转弯时，火车做曲线运动，所受的合外力不等于零，合外力提供火车转弯所需的向心力。（2）由受力分析得：此时提供火车转弯的向心力来源于铁轨外轨和轮缘相互挤压产生的弹力。进一步引导学生思考 那么挤压后果会

6、如何？学生讨论由于火车质量很大、速度也很大，故所需的向心力也很大。这样的话，外轨和轮缘间的相互作用力将很大，容易造成铁轨或轮缘的损坏，导致严重的后果。设疑 那么我们该如何解决这个问题呢？（最大限度地调动学生参与教学活动。给学生充分的时间进行思考和讨论，教师可给予恰当的思维点拨）学生活动发挥各自想象能力结合知识点讨论、猜想、设计改进方案（学生常常从向心力公式出发，去改变速度、半径和质量的方法，减小向心力的大小）教师引导思考分析 改变速度、半径和质量的方法是否能在实际生活中实行。显然，学生很快就会发现该种方法没有达到解决实际问题的意义。教师引导 是否可以采用增大提供向心力的合力呢？师生互动【课件或

7、实物模型展示】实际弯道处的情况（运用模型说明） （1）用录像资料展示实际的转弯处外轨略高于内轨。 （2）用课件展示此时火车的受力情况，并说明此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧。 （3）进一步用课件展示此时火车的受力示意图，并分析得到：此时支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力。【进一步设问】那么什么情况下，就可保证铁轨的内、外侧均不受挤压呢？学生当向心力恰好由支持力和重力的合力提供时，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力.拓展讨论（定量分析火车转弯时的向心力）假设火车转弯时的向心力完全由支持力和重力的合力提供，如图所示：据平行四边形法则和牛顿第二定律得：mgtan=式

8、中的v是火车对内、外轮均无挤压时的行驶速度。那么当火车转弯时的速度大于v或小于v时，情况又如何呢？师生互动分析1.当火车行驶速度大于v时，外轨道对轮缘有侧压力。2.当火车行驶速度小于v时，内轨道对轮缘有侧压力。总结在火车转弯处，让内轨低于外轨，转弯时所需的向心力由重力和弹力的合力提供，不然的话，转弯时所需的向心力应由外轨对车轮的挤压力提供，而这样对车轨会造成损坏，车速大时，容易出事故。探索情景：圆锥摆：在长度是L的细绳下端拴一质量为m的小球，固定绳子的上端，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转。试分析做圆锥摆运动的小球的向心力的来源，并讨论小球旋转的角速度逐渐增大时带来的小球受力

9、和运动情况的变化。三、讨论汽车过拱桥过桥问题【视频片段和课件展示】放视频片段展示汽车过凸形拱桥的物理情景（课件展示两个过程）1.汽车静止在桥顶；2.汽车以一定的速度通过桥顶。学生活动讨论下列问题：（1）上述两个过程有何区别？汽车静止在桥顶时，汽车所受到的重力等于支持力，合力为零。汽车以一定的速度通过桥顶时，同样也受到重力和支持力，但它们的合力不为零.（2）汽车以一定的速度通过桥顶时，我们可以认为它做圆周运动，分析汽车在桥顶时的向心力由谁提供？向心力由重力和支持力的合力提供。【课件展示】汽车经过下列两图中位置时向心力方向如何？你是怎样判断的？学生在甲图中，向心力应指向圆弧所在圆的圆心，所以竖直向

10、下。而在乙图中，向心力也应指向圆弧所在圆的圆心，所以竖直向上。师对图示汽车所在位置，运用牛顿第二定律能得到什么样的关系式？*;学生甲图中：mg-F1=F1=G-此时F1<G在乙图中：F2-mg=F2=mg+此时F2>mg拓展讨论讨论实际生活中的桥为什么都建成类似于甲图中的凸形拱桥？学生：因为在凸形拱桥的情况下过最高点时，F支<mg汽车处于失重状态，对桥的压力小于重力。在过凹形桥最低点(实验演示)：F支>mg汽车处于超重状态，对桥的压力大于重力。 总结设汽车质量为m，桥面圆弧半径为r，汽车在桥面最高点的速率为v，汽车所受支持力为F，则：mg-F=F=mg-探索情景：rO杂

11、技节目水流星：一根细绳系着盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动，甚至杯子运动到竖直面内的最高点，已经杯口朝下，水也不会从里洒出。试通过分析，说明水为什么不会洒出来？要想保证这一节目成功不让水洒出来必须要满足什么条件？ （让学生回去亲自动手做实验，并思考上述问题）总结、拓展这节课我们通过讨论分析几个圆周运动的实际问题，体验到了对解决圆周运动问题的基本思路和方法，而实际生活中的圆周运动问题还很多， 【教学总结】本节课我们学习了向心力的应用举例，重点是分析什么力提供物体做圆周运动需要的向心力，研究圆周运动问题的关键是正确分析物体的受力情况，弄清在具体问题中向心力的来源，这种具体问题具体分析的解题思路，在今后的解题实践中要应用所学中逐步加深对圆周运动问题的认识。【教学后记】本节课在教学各个目标都基本达到要求，当然在操作过程中，学生对物理各知识点不能很好的把握，从而学生在分析圆周运动时，往往不明确它的依据为普通的运动规律牛顿第二定律。在讨论车过拱桥或凹形桥最高点或最低点车对桥面的压力时，学生易认为压力的大小等于车所受重力的大小。为了很好解决这些问题，必须使学生明确以下观点：（1