5.7 生活中的圆周运动1教学设计_生活中的圆周运动教案

5.7 生活中的圆周运动1教学设计由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“生活中的圆周运动教案”。

5.7“生活中的圆周运动1”教学设计

学校：陇南市武都区两水中学 教师：杨马荣

内容简介

圆周运动是最常见的曲线运动，与日常生活联系密切，教材浓墨重彩地描述了火车转弯、拱形桥、航天器中的失重现象、离心运动等日常生活中的圆周运动。本节课所展现的研究方法充分体现了圆周运动的基本研究思想，即“受力分析，供需平衡”，探究过程真正使学生体会了物理学之美——源于生活而高于生活。

目标定位

一、知识与技能

1.巩固向心力和向心加速度的知识； 2.会在具体问题中分析向心力的来源；

3.会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题。

二、过程与方法

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速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高分析能力；

3.通过对汽车过桥现象的实例分析，提高综合应用知识解决问题的能力；

三、情感、态度与价值观

养成应用实践能力和思维创新意识；运用生活中的几个事例，激发学习兴趣、求知欲和探索动机；通过对实例的分析，建立具体问题具体分析的科学观念.设计思想

本教学设计以新课程的三维目标为依据，重视学生的探究过程，体现“以学生为主体，以教师为主导”的新型师生关系，强化情感、态度与价值观的教育，提高学生的科学素养。从生活中与圆周运动的相关视频、图片等素材入手，力图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围，鼓励学生合作探究，为学生与学生、教师与学生的交流与合作创设更多的机会，也为教学活动中的“生成”搭建舞台。

教学流程

复习导入

1.向心加速度的公式：an=v=rω2=r(2)2.rT22.向心力的公式：Fn=m an= mv=m rω2=mr(2)2.2RT从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体 达到“供需”平衡 时物体做匀速圆周运动

导学案预习反馈： 【设计意图】

1、激发学生的学习兴趣

2、引导学生自觉发现问题、解决问题的能力

3、培养学生浓厚的学习兴趣

一、视频展示，创设情境

播放生活中的圆周运动视频，体验其中的乐趣。图片

【设计意图】1.创造一种轻松的课堂氛围，使学生能够在接下来的教学过程中积极参与；

2.埋下一个贯穿整个教学过程的伏笔。

二、身临其境，积极探索 【环节一】探究火车转弯问题

1、铁路的弯道

课件展示观察铁轨和火车车轮的形状.讨论与探究

火车转弯特点：火车转弯是一段圆周运动,圆周轨道为弯道所在的水平轨道平面.受力分析，确定向心力（向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供）.缺点：向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供，由于火车质量大，速度快，由公式F向=mv2/r，向心力很大，对火车和铁轨损害很大.问题：如何解决这个问题呢？（联系自行车通过弯道的情况考虑）

事实上在火车转弯处，外轨要比内轨略微高一点，形成一个斜面，火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的.强调说明：向心力是水平的.F向= mv02/r = F合= mgtanθ v0=grtan

（1）当v= v0，F向=F合内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力.(2）当v＞v0，F向＞F合时 外轨道对外侧车轮轮缘有压力.（3）当v＜v0，F向＜F合时 内轨道对内侧车轮轮缘有压力.要使火车转弯时损害最小，应以规定速度转弯，此时内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力.【设计意图】1.引导学生产生对火车问题的探究欲望，明确研究火车转弯问题的必要性，为接下来的探究做铺垫；

2.在观看的过程中也使学生体会物理学的作用和价值。

3.教师顺势提出今天研究的第一个课题火车的转弯问题——水平面内的圆周运动。

2.回归生活，深化探究

教师用多媒体展示火车车轮和铁轨的基本形状，并提出下列问题：（1）圆周运动平面是哪个？圆心在哪里？（2）由谁提供向心力？

学生思考：火车是在水平面内做圆周运动，所需向心力是由铁轨与车轮之间

v2的挤压力提供，并得到FMRM的结论。

R2教师用多媒体提出问题：

学生小组讨论和交流：1.如果按照多媒体展示的计算，火车车速是V时；2.根据向心力公式，要提高火车车速有三种方法，方案一：提高铁轨质量，增强铁轨的抗挤压能力；方案二：增大转弯半径；方案三：垫高外轨，使铁轨向内倾斜一定角度。

教师对三种方案进行分析：方案一：提高铁轨质量受技术制约，且成本太大，不是很理想；方案二：容易受地理环境的局限；方案三：比较合理。请一位同学在黑板上对按照方案三改装的转弯火车进行受力分析，F合=F，向=MgtanvgRtan 教师用多媒体提出问题：

如果火车的车速比正常情况下大或者小，向心力还是原来的大小吗？由谁来提供？如果车速比正常情况大又如何？车速过快将发生什么情况？

学生合作探究1：火车车速过慢将由内轮和铁轨的挤压力、重力以及铁轨对火车的支持力的合理提供向心力。车速过快则有外轮和外轨的挤压力、重力以及铁轨对火车的支持力提供向心力，车速过快，所提供的向心力不足，火车将发生脱轨翻车事故。

教师总结：向心力并不一定是由一个力提供，也可以有几个力的合力提供。在研究水平面内的圆周运动的时候我们应该遵循以下三部曲解题：

1.找“心脏”； 2.分析力； 3.列方程。

教师用多媒体展示真实的火车转弯情况，并向学生展示飞车杂技！设计意图：本环节通过对火车转弯问题的探究，使学生掌握水平面内的圆周运动的一般研究方法。在解决问题的过程中感受物理学的伟大和源于生活高于生活的美。

【环节二】汽车过拱桥问题

二、拱形桥

课件视频展示交通工具（自行车、汽车等）过凸形桥.问题情境：

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，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力.通过分析，你可以得出什么结论？

画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力.思路：在最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力；由牛顿第三定律求出桥面受到的压力mv2FN′=G

R可见，汽车对桥的压力FN′小于汽车的重力G，并且，压力随汽车速度的增大而减小.当V大于临界速度（重力刚好满足所需向心力的速度）时，会发生生么么现象？ 学生合作探究2：学生讨论后由代表回答，最后师生共同总结。

2、过凹型桥

汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大还是小呢？学生自主画图分析，教师巡回指导.有一载重汽车和我们一起开着，晃晃悠悠的，我一直在担心一件事情，就是怕这辆载重汽车会爆胎。下面同学们思考一个问题，如果这辆载重汽车以不变的速度行驶，A、B两点哪里更容易爆胎？为什么？

学生分小组交流和讨论3：在B点更容易爆胎。如果在A点对汽车进行受力

mv2分析如下左图所示，再根据圆周运动公式可得：Nmg

r

如果在B点对汽车进行受力分析，如上右图所示再根据圆周运动公式可得：mv2Nmg

r教师：后来那辆载重卡车，果然如你们所预料的那样在凹的地方爆胎了。我们如果把刚才的凹凸路面理想化，建立起研究凹凸路面问题的一般模型，就完全可以把刚才研究凹凸路面的方法推广到研究整个竖直平面内的圆周运动，例如研究拱形桥问题等等。

教师提出问题：在上面的学习过程中我们已经对竖直面内的圆周运动有了初步认识，但是我突然发现了一个问题，在研究凹凸路面的时候汽车是否做匀速圆周运动？向心力公式是否仍然适用呢？如果不成立问题可就严重了。

学生思考：不是匀速圆周运动，但是向心力公式仍然适用，因为当时在推导向心力公式的时候就已经知道它具有瞬时性。

教师：这节课到现在为止，我们已经探究了研究水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动，并分别得到了研究的方法，接下来同学们能不能总结一下研究圆周运动的一般方法。

学生思考总结：

处理圆周运动问题的一般步骤：

（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图;（3）求出在半径方向的合力，即向心力；

v2（4）用牛顿第二定律Fnmm2r结合匀速圆周运动的特点列方程求

r解。

【设计意图】本环节通过对凹凸路面问题的探究，使学生掌握竖直平面内的圆周运动的一般研究方法，并通过感受建立模型的过程，使学生明白模型的重要意义。此外，通过对圆周运动一般研究方法的总结，使学生的总结方法的能力得到进一步提升。课堂小结

本节课中需要我们掌握的关键是：一个要从力的方面认真分析，搞清谁来提供物体做圆周运动所需的向心力，能提供多大的向心力，是否可以变化；另一个方面从运动的物理量本身去认真分析，看看物体做这样的圆周运动究竟需要多大的向心力.如果供需双方正好相等，则物体将做稳定的圆周运动；如果供大于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐靠近圆心；如果供小于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐远离圆心；如果外力突然变为零，则物体将沿切线方向做匀速直线运动.附：关于汽车过拱桥的视频模拟实验。知能演练

例题 1：如图所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m．如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N，则：

(1)汽车允许的最大速度是多少？

(2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10 m/s2)

2．关于列车转弯处内轨和外轨间的高度关系，下列说法中正确的是()A．内轨和外轨一样高，以防列车倾倒 B．因为列车在转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车倾倒

C．外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的挤压 D．以上说法都不对

3．当汽车驶向一凸形桥时，为了减小汽车对桥的压力，司机应()A．以尽可能小的速度通过桥顶 B．增大速度通过桥顶

C．以任意速度匀速通过桥顶

D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小

【设计意图】

1、对所学知识加深巩固

2、培养学生解决问题能力

布置作业

教材“问题与练习”第1、2、3、4题.板书设计

5.7.生活中的圆周运动

一、铁路的弯道

1.轨道水平：外轨对车的弹力提供向心力

轨道斜面：内外轨无弹力时重力和支持力的合力提供向心力

二、拱形桥

v2拱形桥：FN=G-m

Rv2凹形桥：FN=G+m

R设计自评

本节课重点是圆周运动中向心力和向心加速度的应用，关键问题是要找出向心力是由谁来提供.圆周运动和生活密切相关，学生容易受到生活中的定势思维所干扰，对向心力分析不足，所以教学中列举了生活中大量的常见现象，并借助生活中的事例进行辨析，通过师生分析、论证从而得出了正确的结论.教有所思

通过本节课的学习，学生能在教师的引导下积极参与，进行猜想、思考、讨论。通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用科学、合理的方法处理问题，提高学生综合应用知识解决问题的能力，充分体验了物理学源于生活高于生活的艺术美。