“生活中的圆周运动”教学案例

“生活中的圆周运动”教学案例

克山一中苏景山

【教学设计思路】

“生活中的圆周运动”是一节圆周运动的应用课，教材中的每个实例都各有特点，很有代表性。

因而本节教学属于一个“构建新的知识体系”和“掌握分析问题的方法”的过程。具体设计如下：

圆周运动是日常生活中的常见现象，但学生对此并没有深刻的了解。他们往往能够直观感觉到物体在做圆周运动，但并不知道如何分析这一运动现象。而且大多数学生错误地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一个力。

本节课将在学生原有知识和生活经验的基础上，以火车经过圆形轨道、汽车过拱桥（分析桥面为什么不能是凹形的）、生活中的离心运动三个问题为主线，通过多媒体演示、实验和探究完成整节课的教学内容，使学生理解生活中圆周运动的本质，并能运用牛顿第二定律来求解圆周运动中问题。同时，还要使学生明确向心力是一个效果力，以及离心运动发生的条件。通过应用实例，让学生了解物理知识对人类的生活产生的巨大的影响，从而达成预定的三维教学目标。

【教学目标】

1.知识与技能

⑴能定性分析火车外轨比内轨高的原因。

⑵能用牛顿第二定律定量地分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。

⑶知道航天器中的失重现象的本质。

⑷知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所起的作用。

2.过程与方法

⑴培养学生自主学习的能力。

⑵通过“以问题为主线”的教学方法，培养学生提出问题的能力。

⑶采用分组讨论、合作探究的方法，培养学生与他人交流、协作的能力以及科学探

究能力。

⑷通过展示视频和实验，培养学生的观察能力。

⑸通过对实例和例题的分析，培养学生应用知识的能力和计算能力。

3.情感态度与价值观

⑴渗透“学以致用”的思想，体会学习的快乐，激发学生的学习热情和兴趣。

⑵鼓励学生探究日常生活中的圆周运动，培养其参与科技活动的热情和将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

【重点难点】

重点：运用牛顿第二定律求解生活中的圆周运动。

难点：⑴火车外轨比内轨高的原因。

⑵运用牛顿第二定律求解汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。

【教学方法】

讲授、分组讨论、实验、探究

【学习方法】

自主学习、交流合作、共同探究

【教学仪器】

多媒体计算机、实物投影仪、自制离心运动实验装置

【教学过程】

一、新课引入

创设情景，提出问题

由学生列举日常生活中常见的曲线运动。再演示“生活中的圆周运动”的视频。此视频只是为了引出课题而设，不宜过多说明。

（说明：本过程的目的是，以视频中有趣的现象为载体，激发学生主动学习的兴趣，并引出课题。）

二、新课教学

问题1 火车在转弯时，实际是在水平面内做圆周运动，因此会受到向心力的作用，那么究竟是什么力提供了向心力呢？

通过展示火车模型和图片，让学生总结火车车轮的特点。

（说明：本过程的目的是锻炼学生的观察能力和表达能力。）

让学生独立分析火车在直线行驶时的受力情况，并引导学生分析当火车转弯时，如果内外铁轨的高度相同，向心力的来源。让学生阅读课本第24页第一段的内容，找出实际生活中在铁路的弯道处，铁轨的设计特点。

（说明：本过程的目的是锻炼学生独立思考的能力和自主学习的能力，使其能在学

习过程中发现问题。）

结合火车转弯的具体情景，用问题引导学生去探究向心力的来源，让学生尝试着推导出速度的表达式。并用实物投影仪投影学生的推导过程。

（说明：本过程的目的是培养学生的探究意识，对他们的推导给出积极正面的肯定，使学生获得成就感，保护学生的探究热情。）

问题2 如果火车的实际速度大于或小于这个限速，会发生什么情况呢？

给学生时间分组讨论，再由各小组代表向全班展示讨论结果。教师对学生的回答不做过多的评价，等全部展示完毕，再进行一次整合。

（说明：本过程的目的是通过分组讨论，培养学生的交流、合作的意识。）

借助场地自行车赛的赛道的图片和F1汽车大奖赛的赛道的图片，介绍外高内低的弯道设计是普遍存在的。并演示“飞机转弯的视频”，让学生讨论飞机在空中转弯时，向心力的来源。

（说明：本过程的目的是培养学生应用物理知识来解释生活中的常见现象的能力。）问题3 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．

教师以提问的形式引导学生分析在拱形桥的最高点时汽车的受力情况，并探究向心力的来源。再通过大屏幕演示分析过程，并规范书写格式。

（说明：本过程的目的是培养学生分析问题的能力，及规范化的书写。）

问题4 在拱形桥的最高点，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？

给学生时间分组讨论。在学生讨论过程中，教师巡回指导，及时引导学生，把握讨论方向。再根据学生代表的回答，让学生自己完成对各种现象的总结。

（说明：本过程的目的是通过探究式的问题引导学生，在小组内合作、交流，完成对问题的探究。培养学生的合作意识和探究能力。）

问题5 如果汽车通过的桥变成了凹形桥，在凹形桥的最低点时，汽车对桥面的压力是多少？让学生根据上个问题的分析思路，独立分析解决这个问题。

（说明：本过程的目的是锻炼学生思考的独立性，培养学生独立解决问题的能力，建立学好物理的自信心。）

问题6 如果汽车不在这种特殊位置，它的运动还能不能用我们上面的方法来研究呢？

引导学生分析不能再直接求解向心力的原因，找出求解向心力的方法。

（说明：本过程的目的是巩固前面的“变速圆周运动”的知识，掌握分析问题的基本方法。）

问题7 如果地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径R，约为6400km，地面上有一辆汽车在行驶，重量是mg，地面对它的支持力是F N。根据我们上面的分析，汽车的速度越大，地面对它的支持力就越小。那么，会不会出现这样的情况：速度大到一定的程度时，地面对车的支持力是0？（能出现）如果g＝10m/s2，此时汽车的速度是多少呢？

在这部分教师只是适当地引导，尽量让学生表述结论。

（说明：本过程的目的是通过对车速的计算，锻炼了学生的计算能力和应用物理知识的意识。）

问题8 假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力，近似等于他们在地面上的重力．试求：⑴座舱对宇航员的支持力是多大？⑵此时飞船的速度多大? ⑶宇航员会有什么感觉？

由于有问题7的作为基础，可以让学生自己求解此时飞船速度的表达式。之后演示“神州飞船的视频”。注意：在这里不宜多作说明，因为万有引力定律和天体运动的知识还没有学习。

（说明：本过程的目的是促进学生进一步掌握分析问题的思路和方法。同时视频中的场景可以让学生受到爱国主义教育，同时萌发对科学知识的好奇与渴望。）实验1：先实物投影“小球在水平面内离心运动的实验”，再用flash课件演示这个运动过程，让学生更清楚地观察现象。

问题9 为什么会出现这种现象呢？请同学们阅读课本25页，有关离心运动的内容。并思考当绳子提供的向心力与小球需要的向心力之间满足什么关系时，小球会出现图片上的这三种运动。

给学生时间阅读和分小组讨论。由小组代表展示讨论的结果。根据讨论分析，让学生给离心运动下一个定义。

（说明：本过程的目的是加强学生自主学习的能力，锻炼学生的概括表达能力，使学生享受主动获得知识的快乐。）

问题10 离心现象有什么应用？

实验2：高速转动的杯子中，观察湿布的位置变化。介绍离心制管技术和洗衣机脱

水原理。

演示“汽车转弯时侧翻”的视频。让学生分析事故原因。

介绍高速转动的砂轮、飞轮都不能超过允许的最大转速的原因。演示“离心事故”的视频。

（说明：本过程的目的是通过实验给学生直观感受，锻炼学生的观察能力；通过对实验现象的解释，培养了学生运用知识的意识，体验学习的快乐，增强学生的探索意识。）

三、课堂小结

其实圆周运动在我们日常生活中是普遍存在的，通过本节课的学习，我们也体会到生活中到处是物理，只要你用心观察，就会发现值得研究的问题。

教师提问“本节课你最大的收获是什么？”通过学生的回答教师完成课堂小结。

四、课后作业

请同学们课后复习本节课的内容，并完成课本第26页“问题与练习”的1—4题。

【教学反思】

本节课是按照新课标的标准来设计的，自由度比较大，且比较灵活。教师在教学设计上遵循学生的认知规律，使学生对物理规律的建立、理解和运用有一个从感性到理性，从定性到定量的过程，从而使学生对物理规律的学习和运用并不感到突然和陌生。教学中教师运用“问题引导探究”的教学方法，把学生观察、讨论、探究与教师的讲解引导融为一体，并本着“学生主体，教师主导”的原则，让学生从生活走进物理，从物理回到生活，使学生感到熟悉、困惑和新奇，从而主动探究、总结。然后教师再通过一些贴近生活的小实例、小实验，使学生能够积极地参与问题的分析、讨论、交流和体验，从被动接受知识的习惯中解脱出来，在自主的氛围中理解掌握知识，发展提升能力。

能结合学生对前几节学习圆周运动的情况，把学习范围拓展到生产、生活实际中，并从能力培养层面要求学生通过实例的分析，培养探究能力。

通过影视片断引入新课，极大的激发了学生学习的兴趣，成功的引入了新课。

通过问题情境的创设和学生的讨论、归纳，教师当好了引领者，即那个学生置于发现与探究之中，不但发挥了学生的主体作用，而且有激发兴趣作用，促使学生自己形成了离心运动的概念和认识。

教师首先通过火车转弯要发生事故的影视片断，引导学生分析铁路转弯处火车做圆周运动需要的向心力来源，教师在其中当好了引领者、组织者和合作者的角色，使学生在学习过程中理解、掌握了向心力的来源，并学会了分析实际问题的方法，使三维目标

得到了很好的落实。

通过情境的设置与分析，进一步明确了离心运动在生产、生活中的应用，并培养学生分析问题的思维方法和能力。再通过知识的拓展和学生的讨论又增强了学生对离心运动的认识和物理对生产、生活实际的指导作用，利于培养学生的情感态度价值观。

本节课的教学设计和实施过程都始终按照新课程理念的要求，科学的设计了三维目标，并在教学过程中得到了较好的体现，同时在设计和实施过程中通过学生影视片断的观察、现场实际的操作、小组的合作、探究、讨论以及知识的拓展应用无不凸显了学生这一主体，加之巧妙的运用了多媒体技术更使本节课锦上添花。但不足的是知识跨度太大，思维节奏太快，部分学生跟不上。再有就是学生演示水流星，展现真实性时不应将水倒在地板上，做了以后应及时补救，处理生成性问题的能力需进一步提高。