生活中的圆周运动教学案例

《生活中的圆周运动》教学案例

高密市实验中学付志英

一、教案背景：

1、中学物理

2、一课时

二、教学课题：生活中的圆周运动

三、教材分析：《生活中的圆周运动》是圆周运动的应用课，内容丰富。教材中的每个例子的选择都各有特点，很有代表性：铁路的弯道用来分析水平面上的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥用来分析竖直面上的非匀速圆周运动；航天器中的失重现象研究失重问题；离心运动则研究向心力不足时物体的运动趋势。

四、通过该课学习，能够完成以下目标：

情感目标：1、培养学生的应用实践能力和思维创新意识。

2、运用生活中的几个事例，激发学生的学习兴趣、求知欲和探索动机。

3、建立具体问题具体分析的科学观念。

能力目标：1、通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力。

2、通过匀速圆周运动的规律也可以在变圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性

之间的辩证关系，提高学生的分析能力。

3、通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力。

知识目标：1、能定性分析火车外轨比内轨高的原因。

2、能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。

3、知道航天器中的失重现象的本质.

4、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。

五、教学重点：1、理解向心力是一种效果力。

2、在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题。

六、教学难点：

1、具体问题中向心力的来源。

2、关于对临界问题的讨论和分析。

七、教学活动：

【教学媒体】

1.教室电脑多媒体系统。

2. PowerPoint课件、Flash动画。

【教学方法】

阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。

【教学过程】

一、导入新课

情境引入

赛车在经过弯道时都会减速，如果不减速赛车就会侧滑，从而引发事故，大家思考一下，我们如何才能使赛车在弯道上不用减速通过？

课件展示自行车赛中自行车在通过弯道时的情境。

根据展示可以看出自行车在通过弯道时都是向内侧倾斜，这样的目的是什么？赛场有什么特点？

学生讨论------

自行车倾斜以及弯道外高内低都是使支持力不再竖直向上，与重力的和力提供向心力。

同学们考虑，火车在转弯时也不减速，那么我们如何来保证火车的安全呢？

复习引入(学生回答)

1、向心力加速度公式：

2、向心力公式：

二、新课教学

探究一：水平面内的圆周运动--------铁路的转弯

教师：火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供的？

课件展示观察铁轨和火车车轮的形状.

学生讨论：当内外轨一样高时，火车受的重力和铁轨对火车竖直向上的支持力平衡，向心

力由外轨对轮缘的水平弹力提供，这种情况下铁轨容易损坏，轮缘也容易损

坏。

教师：请同学们完成下列题目：

例题1、火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8×105kg，

转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？

学生完成，教师评价，弹力大小为800000牛顿．

教师：我们同学的平均体重是500牛顿，这么大的弹力相当于多少个同学的体重？

学生：--------

教师：那么，这么大的弹力频繁的作用在火车车轮和路轨上，是不是安全的？如何解决这个问题呢？同学们可以联系一下赛车转弯。

学生：小组合作讨论，给出方法---------

教师：当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上的，重力和支持力的合力可以提供向心力，可以减轻铁轨和轮缘的侧向挤压，最佳情况是向心力恰好由重力和支持力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力。请同学完成下列题目：

例题2、若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作

用，此时轨道倾角为θ，请问火车的速度为多大？

学生：完成并相互评判正误。

教师：下面我们定量分析外轨比内轨高时火车转弯问题。设火车实际速

度为v 时，有三种可能，请同学小组合作分析各种情况下内外轨道的受挤压情况：

当v ＝v 0时，

当v ＞v 0时，

当v ＜v 0时，

探究二：竖直平面内的圆周运动-------拱形桥、凹形桥

课件展示交通工具（自行车、汽车等）过拱形桥

教师：汽车过拱形桥桥顶时的向心力，是由什么力提供的？请同学画出受

力图，写出关系式。，推导出汽车队桥面的压力。 学生：-------

教师：由此可以看出，汽车对桥面的压力小于汽车的重量，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？

学生：-------

教师：汽车过拱形桥最高点的速度为多大时，汽车对桥面无压力？

学生：-------

教师：汽车过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重量大还是小

呢？

学生：自主画图分析。

教师：巡回指导。请同学完成例题2。

例3、汽车质量为15吨，以不变的速率v=10m/s 先后驶过如图所示的凹形桥和凸形桥，桥面圆弧半径均为15m ，汽车过凸形桥最高点时对桥的压力是多少？汽车过凹形桥最低点时对桥的压力是多少？

学生：自主完成题目。

教师：思考并讨论两个问题，（1）为什么多数桥都建成拱形桥？

（2）汽车不在桥的最高点或最低点是能运用上面的方法求解吗？

学生：-------

练习：质量为25kg 的小孩坐在秋千板上，小孩离系绳的横梁2.5m 。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是5m/s ，她对秋千板的压力是多大？

探究三：航天器中的失重现象

教师：请同学阅读“思考与讨论”分析航天器中的航天员受到那些力的作用？座椅对他的支持力是多少？

学生：推导并得出结论--------

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