2020-2021学年高一下学期物理鲁科版必修二：4.3 向心力的实例分析 教案
普通高中课程标准实验教科书
物理必修2
4.3 向心力的实例分析
一、教学设计思路
1．通过前面的学习，学生已经知道做圆周运动的物体一定需要向心力，知道圆周运动中向心加速度的方向及表达式。对生活中遇到的与圆周运动相关的具体问题，学生还不能敏锐而熟练地运用圆周运动的方法来分析，还不能把“由运动特点分析受力特点、由受力特点推断运动特点”这样的动力学思想很好的应用到圆周运动问题中去，这恰好是本节课要解决的问题。
2．物理教学要源于生活，回归生活。因此本节课以汽车转弯的实际问题引入，以提速防滑的安全方案设计引领学生关注和解决生活中的实际问题，使学生体会道路外侧垫高的动力学本质，引领学生从物理的视角关注社会。
3．物理课堂要以提升学生思维能力为核心，渗透物理方法为重点。为调动起学生的思维积极性，使学生的思维有依托。学生在解决相似而不同的问题时，会渐渐体会到通用的学科方法。
本节教学中采用如下教学手段：一个模型、多次变换；对比激疑、突出方法；理论分析、实验证实。
4．本节课所用到的方法是牛顿运动定律在曲线运动中的体现。研究圆周运动所涉及的思想方法，在万有引力定律、带电粒子在磁场或电场中运动的学习中会继续应用。因此本节课有承上启下的作用。本节内容是动力学思想的延伸，也是后续内容的基础。
二、教学目标
（一）知识与技能
1. 会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力。
2. 掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题。
3. 知道向心力，向心加速度的公式也适应变速圆周运动，理解如何使用。
（二）过程与方法
1. 通过列举生活中圆周运动的例子，总结出这些多样的圆周运动的共同特点，及都受到向心力的作用。
2. 注意统一性和特殊性，注意一般方法和特殊方法，提高综合分析的能力
。
（三）情感态度与价值观
1. 通过对圆周运动受力的分析，体会到任何事物的变化和运动都能找到动力学原因从而领悟到因果的制约与被制约关系。
2. 通过实际演练，使学生在巩固知识的同时，体会到物理就在我们身边，领略到将理论应用于实际解
决问题而带来的成功的娱乐。
3. 激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。
三、教学重点、难点
1．教学重点：会在具体问题中分析向心力，综合运用牛顿定律分析解决问题。
2．教学难点：实际问题中向心力的来源的分析。通过对实例的分析，结合课件和实物演示，从力的作用效果上去寻找向心力。
四、教学资源
小车模型，火车车轮及轨道模型，凹凸桥模型，过山车模型，水流星，课件，视频。
五、学情分析
本节课是在学生已经基本掌握匀速圆周运动规律和描述圆周运动的基本物理量(线速度、角速度、向心力和向心加速度)以及有关公式推导与计算之后，安排的一节实例分析课。在课堂中采用实验演示，多媒体，电脑动画模拟等辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，降低难度。
六、教学过程
教学 环节 | 教师活动 | 学生活动 | 教学资源安排 | 设计意图 |
（一）回顾 向心力
| 同学们，通过上节课的学习我们知道了： 1、定义: 做圆周运动的物体所受到的指向圆心方向的合力。 2、特点: 1) 方向：总是指向圆心,时刻在变化,是一个变力。 2) | 理解向心力是个效果力。可以是某个力，可能是某个力的分力，也可能是几个力的合力。 理解实际提供的向心力与所需向心力的关系。
总结出解题步骤： 1、选取对象，过程 2、运动状态分析（找圆轨迹、圆心、半径） 3、受力分析 4、合成与分解，确定向心力来源 5、列方程 | PPT展示
预设： 学生对向心力的来源，即向心力是个效果力的理解较为薄弱，需要适当加以引导。 |
从向心力的要点回顾入手，一方面对学生的知识进行巩固，另一方面，也为本节课分析各个经典模型的向心力来源，提供桥梁。 |
(二) 水平面
模型一：汽车转弯问题
| 1、水平路面 导入：请同学们结合自己所学知识当一回城市道路规划局的小顾问。观察汽车转弯图片，说明可近似看作匀速圆周运动 问题一：向心力由什么力来提供？ 地面产生一个向内的静摩擦力，提供向心力。 问题二：从安全角度出发，为了不使汽车发生侧移，你觉得公路建设时在转弯处可以采取哪些措施？同时请你为市民在汽车转弯时给点温馨提醒。
2、倾斜路面 导入：当汽车过弯时的速度超过这个最大速度，汽车将会向外侧发生滑动，非常危险。除了同学们上面提到的几个建议，我们发现赛车场的路面经常是设计成外高内低的形式。
问题一：此时向心力由什么力来提供？
问题二：汽车做圆周运动的圆心，圆平面在哪里？ 圆心位于与车辆重心 |
对车辆进行受力分析
理解向心力的来源： 路面对车轮的静摩力， 方向：指向圆心。
回答： 在建设弯道处可以增大路面的粗糙程度，增大道路半径；同时汽车不宜以太大的速度转弯。
对车辆进行受力分析 但对摩擦力方向不确定。 快速过弯，具有向上滑的趋势，静摩擦力沿着斜面向下。 |
预设： 学生通过上节课的学习，能够自主回答问题一，也能自己写出公式，老师再加以引导他们结合公式分析，联系生活实际，解决问题二。
重点突破： 引导学生结合牛二，总结出解题步骤，并贯穿整节课，渗透学习方法。
| 把圆周运动的方法用到汽车转弯问题，更体现物理源于生活回到生活的特点。同时强化 “由运动特点判断受力特点”的动力学方法。 引领学生从物理的角度理解遵守交通规则的重要性。 弯道外侧垫高是圆锥摆模型的变形，也是火车轨道设计的铺垫。
旧知识回顾，利用学过的知识去解决新的问题。
平面到倾斜面，简单过渡到中难，符合学习的难度梯度。
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