4. 圆周运动与人类文明（选学）优质课教学设计

大理新世纪中学

物理教研组

李建伟

课题：生活中的圆周运动

第七节

《生活中的圆周运动》

教案

一、设计思想：

本节课以生活中的实例为基础，以圆周运动的公式为切入点，紧紧围绕圆周运动的基础知识以及这些知识在实际问题中的应用进行全课，使本节课流利顺畅。让学生体会物理来自生活，又应用于生活，生活中物理无处不在，调动学生学习物理的积极性。

二、教材分析

本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课，加深物理知识在头脑中的印象，同时有利于培养学生理论联系实际的能力。通过本节学习建立起来的解题思路也为以后研究天体运动、带电粒子在磁场中的圆周运动等问题奠定了基础。

三、学情分析

学生对向心力的理解还不够透彻，理论联系生活实践的经验不足，逻辑思维的能力有待进一步提高。

四、教学目标

（一）知识与技能

1．会在具体问题中分析向心力的来源，进一步认识和理解向心力是效果力。

2．运用圆周运动规律分析和处理生产与生活实际中的具体问题。

（二）过程与方法

1．通过对火车在弯道处作匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观念，提高学生分析和解决问题的能力。

2．通过对离心现象的实例分析，进一步提高学生综合应用知识解决实际问题的能力。

（三）情感、态度和价值观

1．通过对几个实例的分析，让学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。

2．通过离心运动的应用和防止的实例分析，使学生认清事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点去看问题。

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物理教研组

李建伟

课题：生活中的圆周运动

五、教学重点、难点

重点：在具体问题中能找到向心力的来源，并能结合牛顿运动定理知识来解决相关问题。

难点

：具体问题中向心力的来源。

六、教学准备

电脑多媒体、自主组装玩具火车和轨道、自制洗衣机脱水模型、自制棉花糖机器、砂轮瓦解演示装置

七、教学过程

（一）、复习回顾：复习前面学习过的离心运动的知识，用多媒体展示给学生。

<设计意图>让学生能回想起前面一节已经讲过的离心运动的知识，为下一步讲解生活中的圆周运动做准备。

（二）、导入新课

<视频>2013年7月24日晚8点42分左右，一列从西班牙首都马德里开往北部城市费罗尔的火车在途经圣地亚哥附近时发生脱轨。此次事故80人死亡，170余人受伤。这是西班牙有史以来发生的最严重的铁路事故，是欧洲有史以来最严重的铁路事故之一。

<设计意图>通过生活实例，引起学生对本节的高度重视。

师：看了新闻之后，我们的心情是沉重的，我们都不希望类似的悲剧再次发生。那么，我们从视频中可以知道，火车在转弯处发生脱轨的原因可能是什么？

生：火车在转弯处发生脱轨的原因是车速过大。

演示：利用自主组装玩具火车和轨道演示车速过大火车就会脱轨，速度合适火车就不会脱轨

师：同学们，超速为什么能导致列车脱轨呢？（留给学生思考）

师：为了我们大家能够更准确的解释这个问题，接下来我们就学习本节课的第一个问题：铁路的弯道

（三）、新课

1、〖板书〗铁路的弯道

师：为了大家能够更好地了解火车的转弯问题，我们要先观察火车的轮子的构造

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物理教研组

李建伟

课题：生活中的圆周运动

（利用多媒体演示火车轮子和轮缘）

师：同学们，火车的重量是由车轮的哪一部分承担？

生：是由落在铁轨上的轮子承担

师：那突起的轮缘又有什么作用呢？

生：掌握火车的方向，防止火车脱离轨道

师：如果火车在内外轨等高的铁轨上转弯，谁来提供向心力

多媒体展示，和学生一起对抽象成物理模型的火车受力分析，得出外轨对轮缘向内的挤压提供向心力。

v2由公式Fm可知，在火车质量巨大的前提下，外轨对轮缘的挤压是很大的，R很容易对轨道或轮缘造成损坏，形成脱轨事故。

师：现实生活中如何解决这个问题？

<视频>展示现实生活中火车过弯的真正情景，让学生观察火车过弯有什么特点。

生：现实生活中火车过弯时，火车是倾斜的。

师：火车往那边倾斜？

生：向弯道的内侧倾斜

师：这就证明了，铁路的弯道并不是内外轨等高的，而是外轨略高于内轨。

教师和学生一起对抽象成物理模型的火车进行受力分析，找到向心力。

要求学生独立找向心力，列车方程，求出此时火车过弯的速度。

解答过程：

提供的向心力：F合mgtanv2需要的向心力：FnmRv2mgtanmR得出：vgRtan

师：那么如果火车过弯时速度大于gRtan时，铁轨和轮缘是怎样的情形？

生：外轨对轮缘有向内的弹力

师：那么如果火车过弯时速度小于gRtan时，铁轨和轮缘是怎样的情形？

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李建伟

课题：生活中的圆周运动

生：内轨对轮缘有向外的弹力

演示：利用自主组装玩具火车和轨道演示火车速度合适火车就不会脱轨，车速过大火车就会向外脱轨，车速过小就会向内脱轨。

总结：火车过弯必须按照规定的速度行驶，不是越快越好，也不是越慢越好。

2、〖板书〗汽车过桥

<视频>汽车过拱形桥最高点时飞离地面

<设计意图>增强学生的感性认识。

师：同学们从视频中看到了什么？

生：汽车脱离路面，飞起来了

师：视频中的路面是拱形路面，汽车飞起来的原因是什么？

生：汽车速度太大。

师：同学们能不能从物理中圆周运动的角度清楚的解释呢？

（学生还不能能够清楚的认识这个问题，留给学生思考的余地，引起学生的兴趣）

师：汽车过拱形桥最高点时也需要限制速度，那么，这个速度与哪些因素有关？过最高点时地面的支持力与汽车重力又存在怎样的大小关系？下面，我们在例题中寻找答案。

<例题> 一辆质量ｍ

的小轿车，驶过半径R

的一段凸形圆弧桥面，重力加速度g

，汽车以速度v通过桥面最高点时。

（1）对桥面压力是多大? <学生板演>汽车通过凸形桥面最高点时，重力与支持力的合力提供向心力。

v2由向心力公式有mgFNmR vZ解得桥面的支持力大小为FNmgmR

（2）此时汽车处于什么状态（超重、失重）？

学生共同回答：失重

（3）随着车速的增加，会出现什么情况？

<师生总结>：FN=0，汽车脱离桥面，汽车处于完全失重状态。

类比着汽车过拱形桥的解决方法，简单快速的介绍汽车过凹形桥的知识。

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物理教研组

李建伟

课题：生活中的圆周运动

<设计意图>（1）培养学生独立分析问题、解决问题的能力。体会成功的喜悦。

（2）理解汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点时的速度与哪些因素有关

3、〖板书〗离心现象

师：前面我们分析了一些生活中的实例，都要限制速度，防止离心运动。而事物都是一分为二的，有弊也有利，我们生活中有哪些利用离心运动的例子。

<设计意图>使学生认清事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点去看问题。

（1）、离心现象的应用：

①洗衣机脱水（自制实验模型演示）

②棉花糖的制作（自制实验模型演示）

（2）、离心现象的防止：

①汽车的漂移（通过视频片段演示）

②砂轮的解体（自制实验模型演示）

<设计意图>使学生养成善于观察、善于思考的习惯。

（四）、全课总结

本节课中需要我们掌握的关键是：（1）从力的方面认真分析，搞清谁来提供物体做圆周运动所需的向心力，能提供多大的向心力，是否可以变化；（2）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．

（五）、布置作业：完成书后习题

八、板书设计

生活中的圆周运动

1、铁路的弯道

2、汽车过桥

3、、离心现象

九、教学反思

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