高中必修2《生活中的圆周运动》教学设计
【学情分析】
学生常常误认为向心力是一种特殊的力，是做匀速圆周运动的物体另外受到的力，不能理解向心力的作用效果，受力分析时总要分析向心力，并且课本中也明确指出了这种看法是错误的。为了纠正学生的这种认识，正确认识向心力的来源，认识向心力是一种效果力，因此通过生活中的圆周运动层层设疑，仔细探究与分析，以更深刻的理解向心力。在探究过程中体现新课程理念，增加学生的自我效能感，促使学生形成较强的探究意识，提高学生的综合能力。
【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，进一步加深对向心力的认识与理解。
2．能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
3 能运用圆周运动规律分析和处理生产和生活实际中的具体问题。
4. 知道什么是离心运动。
（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. 通过对火车转弯问题的进一步拓展，让学生认识离心运动。
（三）情感、态度与价值观
1．通过对火车转弯问题的分析，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，并培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
2．通过对离心运动概念的得出，提高学生的发散思维能力。
【教学重点】分析具体问题中向心力的来源。
【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。
【教学手段】多媒体：主要PowerPoint演示文稿、视频以及图片。
【教学过程】
教学内容
教学活动
设计意图
导
入
新
课
联系实际，创设情境，激情导入
让学生寻找生活中的圆周运动
多媒体展示相关的图片。
教师提问：图片中展示的圆周运动有什么区别？
学生讨论
师生共同总结后说明本节内容主要研究两种典型的圆周运动：
1． 水平面内的匀速圆周运动
2．竖直平面内的非匀速圆周运动
导入：今天我们先共同来研究水平面内的圆周运动。
通过学生对生活中的圆周运动的寻找，引发学生对圆周运动的思考，为本节课作了铺垫，加之教师的提问，有效的引入本节课学习的主要内容。
新
课
教
学
主
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及
作
业
水平面内的圆周运动（以火车过弯道为例）
师生共同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。
学生充当设计师，逐步深入的分析。
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？
学生讨论，分别说明自己的认识，学生互评。
师生总结：轨道将两车轮的轮缘卡在里面。
问题2：火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？
学生讨论：进行弊端分析，互相评价，并提出下面的问题
问题3： 外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？
材料：火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8×105kg，火车转弯所需的向心力多大？转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
学生通过相关的数据计算并讨论：判断这种方法是不可取的，火车转弯所需的向心力来源于轮缘与外轨的挤压所产生的弹力。因为 轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！这种方法不可取。
教师在此基础上提出下面的问题。
问题4：为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？
思考与讨论：已知火车速度为30m/s，弯道的半径 R=900m，火车的质量为8×105kg。
1、转弯时所需要的向心力多大？
2、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平面的夹角θ是多大？转弯时所需的向心力来源是什么？
3、若轨距为d=1. 4m，此时内外轨的高度差h是多少？ (θ很小时，近似有tan θ =sin θ)
学生通过计算进行分析与讨论。
师生总结：
1．如果在转弯处使外轨道略高于内轨道，火车受铁轨给的力不是竖直的，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。
感悟：从这个例子我们可以看出：
1、火车转弯时向心力是水平的．
2、向心力是按效果命名的力，是任何一个力或几个力的合力，它的作用效果是使物体产生向心加速度。
注意：如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，还要再受一个向心力，那就不对了。
刨根问底：
1.若火车速度与设计速度不同会怎样？
讨论后总结：需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求
2.若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？
讨论后总结：
过大时：火车向外侧运动--------离心
过小时：火车向内侧运动--------向心
引申出离心运动
离心运动： 做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。
学生由离心运动的条件分析得向心运动：做圆周运动的物体，在所受合外力大于提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐靠近圆心的运动，这种运动就叫近心运动，也叫做向心运动。
多媒体展示图片
1. 离心现象
学生讨论：
2离心现象的应用-------脱水桶
3离心现象的防止------高速转动的砂轮、飞轮等。-
思维拓展：
1.汽车转弯，情况又如何呢？
2.如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢？有什么解决措施？
课堂小结
一、铁路的弯道---------水平面内圆周运动的典型代表
1．讨论向心力的来源：
2．外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力
二、离心运动
1．离心运动的概念。
2．离心现象的分析与讨论。
3. 离心现象的应用与防止
作业：
观察生活中的圆周运动，分析其向心力的来源，思考讨论物体做圆周运动、离心运动和向心运动的条件。
让学生充当设计师，调动学生的积极性，发挥学生的主体作用。
通过情景分析 ，层层设疑，使得学生的思维活跃，形成学生的合作、探究性学习，体现三维目标的过程教育。
学生感悟，得到结论，增加学生的自我效能感。
刨根问底主要在于发散学生的思维，培养学生乐于钻研、乐于探究的精神。
讨论离心运动的防止与应用主要在于让学生体会要一分为二，辩证的看待问题的观点。
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。
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