广东省深圳市第二外国语学校高中物理 2.2生活中的向心

“生活中的向心力”教学课例

——物理模型法教学实践

深圳市布吉高级中学

圆周运动是一种常见的机械运动形式，与人们的日常生活联系密切，如：钟表上指针的运动、车轮的转动、机械中的齿轮、汽车和火车的拐弯、游乐场中的摩天轮和翻滚过山车的运动等等。圆周运动是历年高考考查的重点内容，可以与带电粒子在磁场中的运动进行综合考查，也可与天体和卫星问题结合起来考查，尤其是当前星际探索成为世界新的科技竞争焦点，而我国载人航天已取得成功，探月计划也进入实质性进程中，该知识点显的更为重要。

由于圆周运动的形式复杂多样，很多学生在该知识点的学习中感到眼花缭乱，无从下手。如何帮助学生从与圆周运动相关的生活场景中走出来，看清物体运动的实质，并能结合高中的相关知识解决一定的实际问题，这时很多老师想竭力突破的难点。该课例中本人采用建构物理模型的方法，帮助学生简化问题，力求引导学生掌握解决圆周运动问题的一般方法。下面是本人的教学过程，望各教育同仁指点交流。

教材：普通高中物理教材粤教版必修2第二章第二节向心力

教学环境：多媒体教学设备齐全

教学对象：普通高中二年级学生，普通班

教学过程备注说明

（一）新课引入

1.你乘坐过山车到达最高点的时候，会不会担心自己掉下来呢？

2.火车的弯道处路基为什么要设计成倾斜的呢？

3.很多桥为什么要设计成拱形呢？

（二）新课教学

一、例题讲解

汽车转弯问题

（1）.汽车在水平路面上转弯

例题1：汽车在一段半径为8m的水平弯道上拐弯，路面对汽车轮胎的最大静摩擦力是车重力的0.8倍，则

（1）汽车拐弯时的安全速度是多大(g=10m/s2)？

（2）如果你是设计师，你会如何设计路面以使汽车行驶更安全？学生们纷纷各抒己见，三个问题激发了他们听课的兴趣。

初读题目时大部分学生无从下手。抽象出物理模型后，很多学生恍然大悟。

r v m

F 2

=摩

（2）.汽车在倾斜路面上转弯

r v m

mg 2

tan =θ

【发散思维】

火车弯道处路基为什么要设计成倾斜的呢？ 摩托车手过弯道时为什么要向内倾斜？ 【方法小结】——物理模型法 物理模型是什么呢？物理模型就是指：为了便于分析和研究实际问题，人们常常采用“简化”的方法，抓住只要因素，忽略次要因素，对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想化结构（或过程），去描述实际的事物。 二、举一反三 1.汽车过拱桥问题

在对例题1第（2）问的回答

中已经有学生提出

为了安全

科将玩到路面设计成倾斜。此时顺势引出汽车在倾斜路面上转弯 的问题。

通过对上述生活场景的处理，不失时机的小结“物理模型法”

r v m

N mg 2

=-

1.汽车质量为1000kg, 拱形桥的半径为10m ，(g=10m/s2)则

（1）当汽车以5m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥的压力是多大？

（2）如果汽车以10m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥的压力又是多大呢？ 2.汽车驶过凹形路面问题

2. 质量为1000kg 的汽车以5m/s 的速度驶过半径为10m 的凹形路面最低点时，对路面的压力是多大？(g=10m/s2)

3.翻滚过山车问题

通过对水平面内圆周运动的实例分析，学生们具有了一定的解题思路，紧接着“举一反三”，学以致用。

r

v m

mg N 2

=-向

F mg N =-

3.某公园的过山车建在山坡上，过山车通过半径为r的大圆环，若乘客的质量为m,

（g=10m/s2）则过山车最小以多大的速度通过圆环最高点时，过山车才不会掉下来？

小结：解决圆周运动问题的一般步骤：

（1）明确研究对象，找出研究对象做圆周运动的圆心和半径；

（2）对研究对象进行受力分析；

（3）找出研究对象做圆周运动的向心力的来源；

（4）列出已知条件，根据向心力公式求解物体的受力情况或运动情况。

上了一个班的课后，学生的反映并没有我想象中的那么好。课后我对课件和学案进行了修改，适当的降低了问题的难度，同时把一些教难的问题分割成一个个小问题，为学生的理解铺设台阶。经过第一次修改我又在第二个班上了同样的内容，教学效果有所改善，但是与我的预想结果还是存在很大的差距。课后我分别找了各个分数段的几个同学了解情况，让他们谈谈对这节课的感受，从中发现了问题的关键：首先，学生们第一次接触曲线运动的问题，不知道从何入手；其次，对于生活中具体问题，学生们很难马上与我们学过的知识建立联系；再次，即使部分学生有一些想法也不清楚解决圆周运动的一般步骤。针对学生们提出的问题，我又对自己的教学设计做了如下的改进：

简单的复习上节课“向心力和向心加速度”的有关知识，并借助一道例题示范圆周运动问题的一般解题步骤：

每个题目都设计了从“生活场景”→“物理模型”→“真题演练”的教学过程。也就是先描述生活中与圆周运动有关的生活场景，再引导学生把它转化成圆周运动的物理模型，最后设计具体的题目再让学生进行求解。

解决一个问题的同时，引导学生举一反三解决类似的问题，同时不失时机的小结解决圆周运动的一般步骤，帮助学生更加理请思路，形成一定的解决实际问题的能力。

通过上面的改进之后，我在第三个班上课时，效果有了明显的改变，大部分学生能够当堂解决课堂上提出的有关问题，初步掌握了物理模型法解题的要领，具有了一定的解决圆周运动实际问题的能力。物理模型法是高中物理学习中常用的方法，相信帮助学生多加练习，在他们今后的学习中一定大有裨益。