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視頻標簽：生活中的圓周運動
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版必修2第五章曲線運動7.生活中的圓周運動-北京
教學設計、課堂實錄及教案：高中物理人教版必修2第五章曲線運動7.生活中的圓周運動-北京市第二十中學
教學目標
知識與技能
1.知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產生向心加速度,它就是圓周運動的物體所受的向心力.會在具體問題中分析向心力的來源.
2.能掌握運用勻速圓周運動的規律分析和處理生產和生活中的具體實例的方法。
過程與方法
1.通過對幾個圓周運動的事例分析,掌握用牛頓第二定律分析向心力的方法。
2.通過對勻速圓周運動的實例分析,滲透理論聯系實際的觀點,提高學生分析和解決問題的能力.
情感、態度與價值觀
1.通過對幾個實例的分析,使學生明確具體問題必須具體分析,理解物理與生活的聯系,學會用合理、科學的方法處理問題.
2.體會圓周運動的奧妙,培養學生學習物理知識的求知欲。
2學情分析
本章師人教版高中物理必修二第五章,前四章學生已經學習了運動學以及力學的基礎知識,并對直線運動規律有了一定的了解;通過學習牛頓訂了車,對運動和力的聯系也有了一定的了解,學習本章的前幾節的知識后,學生對曲線運動有了把我,并能基本理解圓周運動中向心力和向心加速度這些抽象概念。這節課我們將從物理學角度來分析生活中的圓周運動,因為本節具體事例比較多,很容易引起學生的興趣,教師加以指導點撥,很容易達到所設定的教學目標,學生之前接觸向心力的這個概念比較少,對其為效果了而非性質力把握不到位,應該是重點強調的知識。
3重點難點
教學重點
1.分析具體問題中向心力的來源.
2.在具體問題中能找到是誰提供向心力的,并結合牛頓運動定律求解有關問題。
教學難點
1.具體問題中向心力的來源.
2.對變速圓周運動的理解和處理.
4教學過程
4.1第一學時
4.1.1教學活動
活動1【活動】生活中的圓周運動
(多媒體展示)
一、出示本節課學習目標
1.學會分心具體實例中向心力的來源。
2.掌握運用圓周運動規律處理實際問題的方法。
知識回顧:
請學生幫助老師一起回顧向心力的表達式:
明確向心力是一種效果力。
創設情境:
老師:這節課就用我們學到的只是來處理一些實際問題。請同學們觀看視頻。
注意觀察:這些運動都可以看成圓周運動來處理
(一)水平面內的圓周運動(以鐵路彎道為例)
觀看火車過彎道的影片和火車車輪的結構的系列圖片,請學生注意觀察鐵軌彎道的特點和火車車輪的特殊結構(問題學案中體現)
問題1:請根據你所了解的以及你剛才從圖片中觀察到的情況,說一說火車的車輪結構如何?軌道結構如何?
軌道將兩車輪的輪緣卡在里面。
問題2:火車在直行的時候火車時受力時怎么樣的?
重力,支持力,豎直平面受力平衡。
問題3:如果轉彎處的軌道還是這樣鋪設,火車轉彎時做曲線運動,所受合外力應該怎樣?需要的向心力有那些力提供。
火車軌道對輪緣的彈力來提供向心力。
問題4:火車的質量很大,行駛的速度很大,如此長時間后,對軌道和列車有什么影響?鐵軌在拐彎處時如何鋪設的呢?
再次展示火車轉彎時候的圖片,提醒學生觀察軌道的情況。
內外軌道有一定的高度差
問題5:展示鐵路彎道處的車軌示意圖,為什么有一定的高度差就能避免車輪輪緣和軌道的擠壓?
學生討論后總結:
如果在轉彎處使外軌道略高于內軌道,重力和支持力不再平衡,它們的合力提供火車轉彎的向心力,這樣外軌道就不再受輪緣的擠壓了。
請同學們畫出此時重力支持力以及提供向心力的合力。找學生板演 [說明: 165] 畫圖,畫好的同學可以和同桌討論。
學生畫出的圖大概是這么兩種結果,一是合力沿著水平方向,一個是合理沿著斜面方向。請他們分別解釋他們這么畫的原因。
老師總結:問題出現在向心力的方向的確定上。演示向心力沿著斜面方向是汽車的拐彎,發現汽車會轉到地下,同時演示向心力沿水平方向火車拐彎。
問題6:當火車軌道鋪設完畢對火車的速度就有了一定的限制,當速度大于規定的速度時會對哪側的軌道產生擠壓,小于規定速度時會對哪一側的軌道產生擠壓?
請同學思考討論,找同學解釋。
總結處理圓周運動的一般方法:
1.選取研究對象,分析運動狀態。
2.確定軌道平面,找圓心,定半徑。
3.受力分析,找向心力的來源。
4.列方程,求解。
思維拓展極其應用:
我們在視頻中看到的自行車賽道,汽車賽道都是根據這一原理,使得內外軌道有一定的高度差。
接下來我們用我們總結處理圓周運動的方法來試著解決 豎直平面的圓周運動。
(二)豎直平面內的圓周運動(最高點和最低點)汽車過橋為例
實例分析 展示圖片 拱形橋
以凸形橋為例
通過提問,引導學生進入狀態。
問題1:如果汽車在拱形橋上,以某一速度v通過拱形橋的最高點的時候,橋面受到的壓力如何?
引導學生分析受力情況,并逐步求得橋面所受壓力。
請學生們分析,之后找同學根據圓周運動的處理步驟講解。
問題2:根據上式,結合前面的問題你能得出什么結論?
1.汽車對橋面的壓力小于汽車的重力mg;播放實驗室模擬汽車過橋時在最高點對橋面的壓力和重力的關系。
問題3.汽車行駛的速度越大,汽車對橋面的壓力越小。試分析如果汽車的速度不斷增大,會有什么現象發生呢?
當速度不斷增大的時候,壓力會不斷減小,當達到時,汽車對橋面完全沒有壓力,汽車“飄離”橋面。所以對汽車的速度有一定的限制
問題4:世界上有一個巨大的拱橋,那就是地球,試想汽車想飛離地面需要躲到的速度(地球半徑R=6400Km),請同學們計算。
問題7:如果是凹形橋,汽車行駛在最低點時,橋面受到的壓力如何?
找一位同學口述分析,這時汽車對橋面的壓力要大于自身的重力,播放實驗室模擬汽車過凹橋時的實驗看支持力與重力的關系。
總結:考慮到橋面的承受力,如果你是設計師,你會選擇設計拱橋還是凹橋。這也是在日常生活中看到拱橋比較多的原因。
(三)課堂小結 請同學來完成,教師進行適當補充
學生回答不完整時,老師及時補充
老師語言:通過本節課的學習,同學們對正確判斷向心力的來源有了更清晰的認識,從而我們可以引用牛頓第二定律更加從容的解決圓周運動的問題。
(四)拓展訓練:
讓同學們觀看實驗:請同學們分析小球做圓周運動通過最高點的受力情況
課后思考:當給小球一個較小的速度時,發現小球不能到最高點,請同學們小可討論小球在最高點時對速度有什么要求?
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
