《生活中圆周运动》教学设计 4页

《生活中的圆周运动》教学设计　　　一、教学目标：　　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．学会分析圆周运动方法，会分析拱形桥、弯道等实际的例子。　　3．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。　　二、教学重点：分析具体问题中向心力的来源。　三、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。　　四、教学过程：教学内容教学活动设计意图导入新课创设情境：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。新课教学主（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。教学之法贵在引导要在转化-4-\n要过程、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；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-4-\n新课教学主要过程用确定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。（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-4-\n课堂板书（采用黑板加以的板书加以提炼）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。-4-