《生活中的圆周运动》教学设计
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作者: 马鑫
【教学目标】
1、知识与技能：
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。
2、过程与方法：
①通过对几个圆周运动的实例分析，掌握牛顿第二定律分析向心力的方法。
②调查公路转弯处或铁路拐弯处的倾斜情况，培养学生运用物理知识解决一些实际问题的能力。
3、情感态度与价值观：
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。让学生独立完成一些问题的分析，体验独立解决问题的愉悦。
【教法分析】
这是圆周运动的很实用的一节，也是获取物理学习方法很重要的一节，也是获取物理学习方法很重要的一节，教师要善于利用已有知识让学生自己动手推导出向心力公式和进行正确的受力分析，然后列方程、解方程，进而熟练运用牛顿第二定律解决向心力问题的一般思路与方法。
【学法分析】
学生要熟练掌握受力分析、利用牛顿第二定律解决问题的一般思路与方法，更进一步明确向心力的来源，理解向心力。是要求学生多动手，多动脑。
【重点、难点】
分析具体问题中向心力的来源，离心现象的理解。
【教学课时】
2课时
【教学媒介及素材】
火车转弯视频、雨伞甩雨滴视频、洗衣机脱水桶转动视频、汽车转弯视频、航天器中的失重现象视频。
【教学过程设计】
Ⅰ引入课题
生活中的圆周运动有很多，请同学们思考一下生活中的圆周运动，举一些实例。
（一）铁路的弯道
［提问］标准公路在拐弯处路面有什么特点？对司机有什么好处？答:外侧高，内侧低。在拐弯时，司机几乎不用转方向盘。那么火车转弯会是什么情况呢？接着放火车转弯视频。
通过分析火车转弯和汽车转弯情况类似，火车转弯时，具有向心加速度是什么力使它产生向心加速度呢？如果内外轨道一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯时的向心力。如果在转弯处使外轨略高于内轨，那么铁轨对火车的支持力的方向垂直于轨道指向内侧弯道，它与重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，这就减轻了轮缘与外轨的挤压。
［归纳总结］在修筑铁路时，根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力提供。
（二）拱形桥
［创设问题情境］水平路面上行驶的汽车，所受重力、支持力是一对平衡力，但在过拱形桥和凹形桥时，所受重力和支持力是否也是一对平衡力？教师根据创设的问题情境让学生展开讨论。
［分析］如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时，在竖直方向上受重力和地面的支持力，并且二力平衡。如果是拱形桥，汽车以某一速度通过桥的最高点时，桥面受到的压力如何呢？分析得出，汽车在共性桥的最高点时，对汽车受力分析，向心力由重力和支持力的合力提供，而且重力大于桥对汽车的支持力，而且汽车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对相互作用力，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
［总结］汽车对桥面的压力小于汽车的重力。当汽车行驶的速度越大时，汽车对桥面的压力越小。
［置疑］如果桥面是凹下去的凹形桥，汽车行驶在下面时，桥面受到的压力如何呢？
［分析］学生根据上面分析拱形桥的思路，自己分析汽车通过凹形桥时对桥面的压力并得出结论，汽车对桥面的压力大于汽车的重力，
(三)航天器中的失重现象
［创设问题情境］让学生自己阅读课本上思考与讨论的部分，把地球看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径，地面上有一辆汽车，重量是G，地面对汽车有支持力的作用，汽车沿南北方向不断加速。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小，会不会出现这样的情况呢？速度大到一定程度时，地面对车的支持力为0？这时驾驶员与座椅的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？
［总结］人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后可近似认为绕地球做匀速圆周运动，此时航天器所受地球的万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力。航天器中的人和物随航天器一起做园中运动，其向心力也是由万有引力提供的，此时万有引力全部用来提供向心力，不对其他物体产生压力，即里面的人和物处于完全失重状态。
（四）离心运动
［提问］物体做圆周运动时，如果某一时刻，向心力突然消失，物体将会怎样呢？那就是我们要学习的离心运动，播放雨伞甩雨滴视频、洗衣机脱水桶转动视频，提高学生认真观察生活中的圆周运动。让学生带着以下三个问题自己看书，总结规律。问题一：什么是离心运动？问题二：离心运动的应用有哪些？问题三：离心运动的危害和防止。
［分析］做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞去的倾向。但它没有飞去，这是因为向心力在拉着它，使它与圆心的距离保持不变。一旦向心力突然消失，物体就沿切线方向飞去。比如我们播放的视频，雨伞转动的时候雨滴还没有飞出，当雨伞停止时雨滴由于惯性而飞出，这是日常生活中我们切身经历的现象。出了向心力突然消失这种情况外，在合力不足以提供所需要的向心力时，物体虽然不会沿切线飞去，也会逐渐远离圆心。这里描述的运动叫离心运动，接下来请学生思考一个问题，在什么情况下物体会做近心运动呢？经过讨论让学生自己讨论得出结论：向心力过大时，物体会做近心运动。
【教学反思】
本节课要注重让学生多思考，多练习，培养学生热爱生活，认真观察生活现象的习惯。让学生自己总结也有利于提高学生自己分析问题解决问题的能力。在课堂教学中学生参与讨论的积极行特别高，有的同学能举出很合适的例子，比如讲到离心运动时，提问学生生活中的离心运动有哪些时，有的同学举手发言，举到了雨伞的例子，转一转停一停，其他的同学顿时恍然大悟，有的同学提问为什么洗衣机脱水筒不停呢？这样的举例和问题都是高效课堂的保证。我觉得在以后的教学过程中，不光要让学生体验到视觉的冲击，更要让每一位学生从心里上对物理产生浓厚的兴趣，促使自己不断不探索、不断去发现，从中学时代培养学生的认识发现能力，希望中国早日出现像爱因斯坦一样伟大的物理学家。
【教学创新】
让学生分组讨论，自己总结结论，然后把不同结论进行比较，让各小组代表进行辩论，从而充分调动学生的学习热情和积极性。
【板书设计】
一、 铁路的弯道
适当选择内外轨高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力提供。
二、 拱形桥
汽车对桥面的压力小于汽车的重力。当汽车行驶的速度越大时，汽车对桥面的压力越小。
三、 航天器中的失重现象
四、离心运动
离心运动有很多应用，但是离心运动有时也会带来危害。
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