《生活中的圆周运动》教学设计

《生活中的圆周运动》教学设计

一、教学任务及对策

1、教材分析：

《生活中的圆周运动》是新课程人教版必修2第五章的第7节，是这一章的最后一节。本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力之后的一节应用课，通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，使学生深入理解圆周运动规律，并且结合日常生活中的某些体验，加深物理知识在头脑中的印象。这一节既是本章关于圆周运动的总结，同时又对于下一章的万有引力与航天的知识，起到承上启下的作用。

2、教学目标：

（1）知识与技能：

A、能定性分析火车外轨比轨高的原因，能定量计算火车转弯的临界速度；

B、能定量分析汽车过拱桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；

C、知道航天器中航天员失重的原因；

D、知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用于防止；

（2）过程与方法：

A、进一步加深对向心力的认识，会用牛顿第二定律分析向心力的来源；

B、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；

C、充分展现中学生核心素养的基本原则。

（3）情感、态度和价值观：

A、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意识；

B、通过一些事例，使学生初步建立严谨的科学态度和学习物理的责任感和自豪感；

C、体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲；

D、充分体现中学生核心素养的价值定位。

3、教学重、难点：

（1）教学重点

分析具体问题中向心力的来源。

依据：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，课本中明确指出这种看法是错误的，以及如何正确认识向心力的来源，并且对向心力的来源分析地比较仔细，因此教学中应充分重视这一点。

（2）教学难点

A、能把所认识到的圆周运动按照水平、竖直方面进行分类，按照步骤进行问题分析；

B、具体的火车结构；

难点突破：用分类的方法把相同的物理情景归为一类，然后找到他们共同的解题方法；对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明，使学生更易理解。二、学情分析

学生已经学习了匀速圆周运动、向心力、向心加速度的概念，对圆周运动有了比较初步的认识，但学生对于向心力由谁来提供，还比较模糊，这样就不能进行知识迁移和解决实际问题。所以教学过多个实例分析说明向心力的来源是由性质力来提供的，让学生从被动的接受知识变成主动的探索新知识，积极参与教学过程的每个环节，引导学生手脑并用，分析与综合相结合，以提高学生的探索研究和创新能力。

三、教法及理论依据

依据心理学中皮亚杰的建构主义理论和维果斯基的最近发展区理论，采用问题引领式的教学模式，教师引导学生讨论、探究，在关键处给予点拨，让学生亲自动笔、推导并表述；对于学生采用观察、推导、探究、讨论等学习方法。

四、课前准备

1、学生课前准备：复习圆周运动的向心力、向心加速度的概念；

2、教学用具准备：幻灯片展示、视频演示；

3、教学环境布置：利用小组合作的方式，把学生提前分好小组。

五、时间分配

本节课用1课时讲解，复习引入5分钟，铁路的弯道用15分钟，离心现象用7分钟，拱形桥和航天器中的失重现象用15分钟，课堂小结、布置作业用3分钟。六、教学过程设计

（一）复习引入

复习：提问圆周运动向心加速度、向心力相关知识。

（教师引领复习，并说明向心力可以是某个力提供、某些力的合力提供、某个力的分力提供）

引入：让学生看一段视频，其中包括火车拐弯、F1赛车比赛、汽车过拱桥、过山车游戏等生活中常见的圆周运动。观看完视频，展示视频中的图片，让学生观察比较思考，然后回答问题。

（展示课件，教师引导学生仔细观察，体现核心素养基本原则：注重时代性）

问题1：同学们，你们都看到了哪些东西呢？他们的运动有什么相同之处，又有什么不同之处呢？

学生：火车、汽车、过山车等都做曲线运动。火车和F1赛车是水平的曲线运动，汽车过拱桥、过山车是竖直的曲线运动。

问题2：同学们，物体做圆周运动需要有力提供向心力，那么F1赛车、过山车是什么力提供了向心力呢？

（展示课件，教师引导学生自行分析，进行总结）

学生：由受力分析可知，摩擦力、重力和弹力的合力。

[设计意图]让学生观看视频，轻松引入课题，消除学生的紧心理。用图片作为对比，用问题作为提示，让学生观察搜集有用信息，培养学生的观察和分析能力。

（二）新课教学

1、铁路的弯道

解决的问题：

1）、火车的轨道为什么设计成外轨高轨低？

2）、火车转弯时的临界速度是多大？

给出火车车轮图片的特殊结构。让学生通过看书、观察、讨论，然后回答问题。（展示课件，教师引导学生着重观察火车转弯轨道的高低问题。体现核心素养基本原则：坚持科学性）

问题1：请观察、总结火车的车轮结构特点、轨道的高低有什么特点、为什么这样铺设轨道？

（展示课件，教师介绍车轮、轨道结构，特别强调轮缘结构）

问题2：火车在平直的轨道上匀速行驶时，所受合力如何？

（展示课件，教师引导学生共同进行分析）

问题3：转弯时，如果轨道是水平的，火车转弯做曲线运动，所受外力怎么样？谁提供向心力？

（展示课件，教师引导学生，由学生自行完成，强调轮缘的作用）

问题4：火车的质量很大，行驶的速度也不小，如此长时间后，对轨道和列车轮缘有什么影响？

（教师引导学生，从受力情况和分析向心力的来源着手）

问题5：如何改进才能够解决轨道和轮缘易损坏的问题呢？

（教师引导学生，提示刚才观察图像和视频，引出解决方法：轨道倾斜）

教师讲解：使轨道面向圆心一侧倾斜一个很小的角度，使外轨略高于轨，这样，重力和支持力的合力提供了向心力，外轨就不受轮缘的挤压了。

（再次展示课件，展示火车转弯时候的图片，提醒学生观察轨道的情况。）

问题6：当轨道平面与水平面之间的夹角为，请你画受力图，并分析这时是谁提供火车转弯的向心力？

（展示课件，教师引导学生共同进行分析，并强调此圆运动轨迹是水平圆周运动，且找准圆心位置）

问题7：转弯半径R确定的时候，速度多大时轨道侧面不受挤压？

（展示课件，教师引导学生共同进行分析，并明确“临界速度”的概念）