《生活中的圓周運動》教學設計

一、【教材分析】

（一）結構和地位

本節(jié)是人教版高中《物理》必修2第五章《曲線運動》的第7節(jié)，也是本章的最后一節(jié)。學習本節(jié)內(nèi)容既是對圓周運動規(guī)律的復習與應用，又是后面繼續(xù)學習天體運動規(guī)律及帶電粒子在磁場中做圓周運動的基礎，具有承上啟下的作用。

教材安排了鐵路的彎道，汽車過拱橋，航天器中的失重現(xiàn)象，離心現(xiàn)象四個方面的內(nèi)容。為了在教學中突出重點、分散難點，我將教材內(nèi)容進行了重新整合，分兩課時完成。本節(jié)課為第一課時，主要討論鐵路的彎道設計意圖和汽車過拱形橋的情況。

（二）學習目標

1.會在具體問題中分析向心力的來源、確定圓周運動的軌道平面；

2.會用牛頓第二定律解決生活中較簡單的圓周運動問題。

通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高分析和解決問題的能力。

通過對實例的分析，激發(fā)學生的學習興趣以及求知欲和探索動機；培養(yǎng)學生的團隊精神、合作意識。

（三）重點及難點

重點：分析具體問題中向心力的來源。

難點：分析具體問題中向心力的來源及向心力的方向（圓周運動軌道平面的確定）。

二、【學情分析】

通過前面的學習，學生已經(jīng)對圓周運動有了較為清晰地認識，但是對于向心力的概念理解還不夠深入，在尋找向心力的來源、確定圓周運動的軌道平面方面還存著在很大困難。同時高一的學生思維活躍，求知欲強，他們很希望參與到課堂中來，自主的解決問題。

三、【設計思想和教學理念】

設計思想：依據(jù)新課標的要求“提高物理學科素養(yǎng)，面向全體同學，倡導研究性學習。”著眼學生全面發(fā)展和終身學習的需要，注重知識遷移，優(yōu)化學習方式，把學科研究作為發(fā)現(xiàn)科學事實，揭示科學規(guī)律的過程和方法。

教學理念：以學生為主體，教師為主導，以問題為紐帶，化結果為過程，因材施教，分層次教學，倡導研究性學習。

四、【教學方法】

啟發(fā)式和討論式相結合、講授法、分析歸納法。使用情境激趣、設疑引導、適時點撥的方式引領學生完成學習的任務。

五、【教學資源】

（1）多媒體課件；

（2）自制教具：車輪模型、彎道模型；

六、【教學過程】

（一）設置情景、引入新課

提出兩個問題：1.物體是如何完成圓周運動的？在圓周運動的過程中滿足怎樣的規(guī)律？使學生帶著問題進入課堂，既引起了他們的興趣，又為他們的學習指明了方向。

（二）復習提問、明確方法

情景：繩拉球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。

學生分析，教師做出總結：分析圓周運動問題，就是要求出物體需要多大的向心力，提供向心力的來源是什么，圓周運動的物體所處的軌道平面在哪，從而建立供需平衡方程，這是解決圓周運動問題的一般思路。

（三）環(huán)節(jié)一 ——鐵路的彎道

1.認識火車車輪的結構和軌道特點

教師首先使用自制教具──火車車輪模型，展示火車車輪在水平桌面上的運動，學生通過觀察，并通過課件再現(xiàn)，認識到火車火車車輪的構造，并提示學生思考車輪輪緣的作用。

2.內(nèi)外軌道等高的情況：通過圖片的展示，進一步提出問題：你認為火車在水平軌道上轉彎時向心力來自哪里？經(jīng)過觀察和思考，學生已經(jīng)不難想到向心力的來源。又追問：你認為這樣的轉彎方式有什么弊端嗎？學生通過思考后，不難回答出這樣做的危害性。

3.軌道外高內(nèi)低的情況：

為避免上述危害，那么設計師有什么好的方法嗎？通過提問，了解學生對實際鐵路彎道特點的認識情況。而后通過圖片，使學生認識鐵路彎道處內(nèi)軌低而外軌高的特點；從而發(fā)出疑問，彎道處這樣設計的用意何在呢？

提示學生從受力分析入手，找到此時向心力的來源，并要求學生畫出受力分析圖。

4.確定軌道平面

除了正確的分析外，學生很可能將重力與支持力的合力畫成沿斜面向下，這是對彎道的圓心位置分析不清造成的，對學生可能做出的兩種向心力的方向，我不直接評論對錯，而是采用以下兩種方法從兩個方面去確定：

一是類比漏斗內(nèi)小球的圓周運動，從受力分析角度研究，發(fā)現(xiàn)彎道的內(nèi)側與漏斗的內(nèi)壁相似性；二是通過自制彎道教具模擬演示，引導學生自己做出鐵路的彎道處的路基，認識彎道處路基的特點，此時，將一個完整的環(huán)形彎道放在擬合的圓軌道上展示給學生，使學生一目了然，準確的找到圓周運動的軌道平面，即向心力的方向 在通過類比受力分析和模擬演示，成功的突破了這一教學難點。而且使學生在合作中，培養(yǎng)了動手能力和交流合作的能力。

然后趁熱打鐵，引導學生從定性到定量，寫出重力與支持力的合力的表達式，為下一步的學習做好準備。

5.理論聯(lián)系實際

首先，設計了一段半徑為r，傾角為θ的鐵路彎道，你會如何規(guī)定火車轉彎的速度？提示學生從解決圓周運動一般本思路出發(fā)，從供需平衡關系入手，列出方程，從而得出限定速度的表達式。從表達式的得出過程，引導學生理解，限定速度的規(guī)定實際是為了保證由重力和支持力的合力提供向心力，從而避免車輪和鐵軌間的擠壓，保證行車安全。

并提示學生思考，如果火車速度過快或過慢會怎么樣呢？學生已經(jīng)不難認識到火車速度過快會使火車脫軌，過慢會帶來輪緣的擠壓帶來的損壞等問題。然后引導學生用供需平衡條件來解釋這一問題，深化了學生認識。

為了突出重點，這里暫不提出離心現(xiàn)象這一問題。只是通過現(xiàn)象的分析和認識為離心現(xiàn)象的教學做好鋪墊。

（四）環(huán)節(jié)二 ——汽車過拱橋

教師：我們已經(jīng)探究了研究水平面內(nèi)的圓周運動的方法和實例，下面我們繼續(xù)研究豎直面內(nèi)的圓周運動。

1.分別以拱形橋和凹形橋為例，從供需平衡的角度結合解決此類問題的基本思路進行分析。

2.討論不在橋面最高點時的情況。

五、【小結】學生歸納，教師補充

通過本節(jié)教學不僅使學生認識到解決圓周運動問題的一般方法，更重要的是使他們認識到火車轉彎的模型在生活中是普遍存在的，認識到解決實際問題的靈感的來源。使學生認識到自行車轉彎、汽車轉彎也有相似的情況，從水平面到豎直面，從特殊到一般。同時通過對事故原因的科學分析，使學生認識到尊重規(guī)律的重要性，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。

六、【布置作業(yè)】

思考題見課件。

七、【教學反思】

本節(jié)課較多地站在學生角度審視教材，設計適合不同學生的需求方案，學生活動設計起點低、落點高。

不足之處可能會出現(xiàn)在學生活動的充分性與課堂時間有限性存在矛盾，也正是此原因，設計中舍棄了大部分師生互動討論換來對重點的突出。