生活中的圓周運動

劉杰

摘 要：一次示范課上，我上課的課題是“生活中的圓周運動”，這節課的設計過程如下。多媒體展示學習目標：會在具體問題中分析向心力的來源，會處理火車轉彎、汽車過拱橋等圓周運動問題。會應用牛頓運動定律分析圓周運動問題。知道航天器中的失重現象的本質。知道離心運動及其產生的條件，了解離心運動的應用和防止。

關鍵詞：生活；圓周運動；研究方法

展示圖片如過山車、雜技、飛車走壁、摩天輪等。

師：生活中圓周運動的例子很多，你能列舉一些嗎？

生： ……

新課：一、火車轉彎

1.展示火車轉彎圖片（分析火車轉彎可看做什么樣的運動？）

2.展示火車車輪圖片（車輪設計成這樣有何好處？）

3.火車轉彎時需要向心力，向心力由什么力來提供呢？

4.火車在水平面內轉彎，需要水平方向的向心力，結合車輪的特點受力分析，有何弊端？

5.如何改進才能夠使軌道和輪緣不容易損壞呢？觀察圖片列車實際轉彎過程，提醒學生觀察軌道的情況。

6.這樣做有何好處呢？

教師引導分析：如果在轉彎處使外軌道略高于內軌道，車身傾斜受力會怎么變化。

7.它的合力指向哪里呢？

思維拓展：室內自行車賽、高速路面上也是外高內地，并且超車道比主車道更加傾斜。

8.當軌道平面與水平面之間的夾角θ和轉彎半徑r確定時，速度多大能達到我們預設的效果。

9.實際操作中θ不好確定，設兩軌的高度差為h，兩軌間距為l，上式可如何表示。（提示，這里的θ很小tanθ≈sinθ）

10.對這個式子你如何理解？

（有難度，要設置問題引導學生，老師總結，適當拓展）

11.設火車轉彎時的實際速度為v，

（1）v=v0時，內外軌對輪緣均沒有側向彈力；

（2）v>v0呢？

（3）v

二、汽車過拱橋

展示圖片：拱形橋 凸形橋

1.汽車在拱橋上行駛時可看做什么運動？

（汽車過拱橋是典型的豎直面內的圓周運動）。其研究方法與水平面內的圓周運動方法相同。我們課堂上只研究最高點與最低點的狀態。

2.如果汽車在拱形橋上，以某一速度v通過拱形橋的最高點的時候，橋面受到的壓力如何？引導學生分析受力情況，并逐步求得橋面所受壓力。

分析過程：確定研究對象；

分析汽車的受力情況；找圓心；

3.根據上式，結合前面的問題你能得出什么結論？

學生思考：

4.試分析如果汽車的速度不斷增大，會有什么現象發生呢？

學生討論：

5.地球可以看作一個巨大的拱型橋，其半徑就是地球半徑R（R=6400km），若汽車不斷加速，則地面對它的支持力就會變小，汽車速度多大時，支持力會變成零？

該“思考與討論”中描述的情景其實已經實現，不過不是在汽車上，而是在航天飛機中。

6.如果是凹形橋，汽車行駛在最低點時，橋面受到的壓力如何？

7.前面我們曾經學習過超重和失重現象，那么試利用“超、失重”的觀點定性分析汽車在拱形橋最高點，凹形橋的最低點分別處于哪種狀態？（學生討論總結過凸形橋最高點時處于失重狀態，過凹形橋最低點時處于超重狀態。）

課后聽課老師提了一些意見，我做了一下整理，還不錯的地方有：

1.能體現高效課堂要求，讓學生較多地參與到課堂教學中，對年輕老師有指導作用。課堂上能流利使用普通話教學，能熟練使用現代化輔助教學工具。

2.整節課結構框架安排合理，很緊湊。把教材中的兩個基本圓周運動的實例分析講解得很透徹，物理思想傳授到位。

3.教態自然大方，板書設計合理，重難點得到很好的突破，整體來說是一節成功的示范課。

4.以問題的方式引導學生思考，讓學生主動參與學習，課堂效果相當好，大家有目共睹。學生學習熱情高漲，課堂氣氛非常好。

5.老師課堂上語言簡潔精練，措辭準確到位，課堂掌控能力很好，能收能放。師生在輕松愉快的氣氛中互動交流，學會知識等等。

不足之處是：

1.課堂上學生熱情高漲，相對來說老師的激情有些不足。如果老師投入的激情更多一些，我認為課堂效果會更好。

2.我覺得用多媒體在課堂上展示了學習目標，應帶著學生學習一下，讓學生知道本節課的重點知識和主要內容是什么，學習時應注意什么。

3.課題引入時，多媒體展示的生活中的圓周運動是不是少點，更多地列舉一些，或讓學生自己再找一些，很容易的，效果是否會更好些。

4.課堂上有的學生回答問題后老師最好給予好評，哪怕學生回答得不好，或是回答錯誤，也最好鼓勵一下等等。

另外，交流評課中還有一些老師提出自己上課時的一些疑義，課本上有一個圓周運動問題，不是在最高，也不是在最低位置的。也就是說要分析切向受力問題，這種問題我們上課時要不要講呢？

關于這個問題大家討論很激烈，一些老師認為不講，不是重點內容，講了會增加學習難度，以后用得不多；另一些老師則持相反觀點，理由是新教材注重運動的合成與分解，圓周運動中徑向和切向也體現了正交分解的重要物理研究方法。另外課本上前面已經安排了一般的曲線運動，方法是相關聯的，應該講一下。

教無常法，學無定法，一個人不管多么認真仔細，閉門造車永遠走不遠，也不會取得多么了不起的成績；只有經常交流探討，不斷地聽課評課，相互借鑒，取長補短，不斷地給自己充電，才是一個老師能快速成長的正確之路。