6.4生活中的圆周运动 大单元分课时教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.4 生活中的圆周运动----大单元分课时教学设计 课 题 人教版高中物理·必修·第二册 第六章第4节 生活中的圆周运动 课 型 新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□ 授课班级 班级五中 高一年级 授课时间 2024年 月 日 教学内容分析 课标要求： 2.1.1 经历基本的科学探究过程，具有初步的科学探究能力，勇于探究与日常生活有关的物理问题，形成勇于创新和实事求是的科学态度和精神。本节内容由教师引导学生学会用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。 教材分析：《生活中的圆周运动》是新课程人教版必修2第六章第4节的内容，是本章的最后一节。本节课是在学生学习了圆周运动、向心力、向心加速度之后的一节习题应用、知识整合课，通过引入大量的生活实例使学生深入了解圆周运动基本规律，加深对相应物理知识的认识。这一节既是本章关于圆周运动的总结，同时又为下一章的万有引力与航天的知识打下基础，有着承上启下的重要作用。 学情分析 知识储备：学生已学习牛顿运动定律及圆周运动的相关知识，并通过实验演示及分析对匀速圆周运动的规律已经掌握。 能力基础：但对于向心力及向心加速度的理解任然需要提高认识和理解。对于生活中有关圆周运动的知识还缺乏较深的理解。 思维能力：同时高中学生思维活跃，求知欲强，他们很希望参与到课堂中来，自主的解决问题。因此，适时开展一堂圆周运动在生活中的应用课。 核心素养 物理观念：加深对向心力的认识，会分析向心力的来源；理解铁路弯道和公路弯道及拱形桥实际问题设计原理；培养学生独立观察、合作探究、分析问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。 科学思维：以教师演示实验结合视频课件的同步展示，提出问题，引导学生正确的科学观察、思考、总结。对学生的逻辑思维、审辩思维进行正确的培养，以达到锻炼思维的能力。 科学探究：让学生经历观察思考，自主探究，交流讨论等活动，以模拟观察、视频审视、实地了解等形式对火车转弯、汽车过拱形桥等模型受力分析，探究其中的受力情况，并运用牛顿第二定律计算。 科学态度与责任：培养学生的团队精神和合作意识；通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识；通过生活生产实践中人类的聪明才智体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲。 教学准备 多媒体课件 活动设计 教学内容 教师活动 学生活动 评价任务 活动一：导入新课 （一）检测导学案完成情况 1.检查前一节课后习题完成情况： 2.小组讨论导学案复习内容。 （1）巡视导前一节的课后习题情况； （2）必要时可选讲导学案复习内容。 （1）小组长统计组内得分情况； （2）小组讨论导学案复习内容。 （1）导学案完成小组评分； （2）表扬完成优秀的同学； （3）鼓励学生努力学习。 （二）展示学习目标 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与防止 5.会用牛顿第二定律分析向心力的来源，并用其解决分析生活中的圆周运动 让学生 明确学习目标，做到有的放矢； 课后根据目标，学生自我评价得失情况。 （三）情境导入 （第一课时） 1. 新课导入，引发思考 视频观看 播放“生活中的圆周运动图片” 播放生活中汽车因为超速而发生交通事故的视频。 赛车视频、火车转弯视频 引发思考： 思考汽车转弯为啥超速会发生交通事故和火车转弯时是什么力提供了向心力 从生活走向物理：使学生认识圆周运动与生活密切相关，激发学习兴趣。 新课教学 活动二：火车转弯 新课教学 火车转弯 1、 火车车轮结构 2、 火车转弯时内外轨一样高时，分析向心力的来源。 3、 火车转弯时轨道外高内低的设计理念 请同学们观看教材35页火车转弯的内容，回答下列问题 1、火车车轮的结构特点？为什么这样设计？ 2、火车内外轨一样高时，汽车转弯时，受到了哪些力？向心力靠什么力来提供？这会带来什么后果？ 3.如果是你，你如何来避免这样的后果？你将如何来设计汽车转弯时的轨道，为什么这样设计，请做出合理的解释和解答。 学生回答后做出分析与解释，板书（图3） 得向心力为 F =mgtanα=mg 由牛顿第二定律得：F合=m，所以mg=m 即火车转弯的规定速度v0= 拓展：对火车转弯时速度与向心力的讨论 A.当火车以规定速度v0转弯时，F合=Fn，这时轮缘与内外轨均无侧压力。最安全的转弯速度 B.当火车转弯速度v>v0时，F合＜Fn，外轨向内挤压轮缘提供侧压力，与F合共同充当向心力。火车有向外运动的趋势 C.当火车转弯速度v<v0时，F合＞Fn，内轨向外侧挤压轮缘，产生向外的侧压力与F合共同充当向心力，火车有内运动的趋势 学生看书思考，然后回答教师提出的问题 小组合作探究。 小组代表展示： 1.依次画出各个力。 2.分析向心力的来源 3.展示思考问题 学生做好笔记 学生带着问题进行学习； 借助学生喜欢视频、图片，创设情境消除陌生抽象感，增强直观认识。最终播放学生亲身经历的素材，体现出物理与生活息息相关。 充分发挥学生各抒己见，尊重学生的认识和看法，培养学生表达能力和交换意见的意识。 通过情景分析，层层设问激疑，使得学生的思维动起来，体现教师主导，学生主体地位。 让学生感受生活中圆周运动中所需向心力之妙。加深认识，拓展思维，培养知识的应用能力。 活动三：汽车过拱形桥和凹型路面 1、汽车过拱形桥 （图4） 2、汽车过凹型路面 （图5） 汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？ 1.由FN=G－可知：v越大，FN越小。 2.当FN=0时，由G=m可得v=。 若速度大于时，汽车所需的向心力会大于重力，这时汽车将“飞”离桥面。观看摩托车越野赛时，常有摩托车飞起来的现象，就是这个原因。 如图5，汽车经过凹桥最低点时，受竖直向下的重力和竖直向上的支持力，其合力充当向心力。则有：FN－G=m，所以车对桥的压力FN′=FN=G+m。FN′＞G，且v越大，车对桥的压力越大。 拓展思考(根据学生情况具体安排)：汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，如图6所示，它的运动能用上面的方法求解吗？（图6） 分析：可以用上面的方法求解，但要注意向心力的来源发生了变化。如图6，重力沿半径方向的分力和垂直桥面的支持力共同提供向心力。 设此时汽车与圆心的连线和竖直方向的夹角为θ，则有mgcosθ－FN=m， 所以FN=mgcosθ－m 即：桥面支持力与夹角θ、车速v都有关。 （1）确定研究对象； （2）对研究对象进行受力分析：先场力（重力）后接触力，再其他力； （3）找圆心，确定合力（向心力）的方向； （4）根据牛顿第二定律列方程求解。 逐渐渗透学生会应用物理知识规律，科学分析问题的方法和步骤，提高严谨的思维过程和解决问题的能力 通过分析认识到汽车过拱形桥属于失重现象，过凹路面属于超重现象。 引导学生一起总结解题思路，使思路成文化、具体化 活动四：航天器中的失重现象 （第二课时） 思考与讨论 航天器中的失重现象（难点） 思考与讨论 地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径R（约为6400 km）。地面上有一辆汽车，重量是G=mg，地面对它的支持力是FN。汽车沿南北方向行驶，不断加速。如图7所示。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？ 这和飞船的情况相似，当汽车速度达到v=时（代数计算可得v=7.9×103 m/s），地面对车的FN=0，这时汽车已经飞起来了，此时驾驶员与座椅间无压力，都处于完全失重状态。驾驶员躯体各部分之间没有压力，他会感到全身都飘起来了。 航天器中的失重现象 图片展示宇航员在航天器中的情况提出问题？ 1、 宇航员于航天器间作用力如何？ 2、 宇航员相对地球做什么运动？其受到了哪些力？他们加速度如何？ 3、 电梯、过拱型桥和太空中都可能出现完全失重现象（压力或拉力为零），宇航员运动现象本质和他们的本质相同吗？ 1.自主完成 2.小组交流 学生对物体的运动和受力进行分析，最后运用牛顿第二定律进行求解 学生动手进行计算，得到结果， 评价完成情况，表扬优秀学生，鼓励未完成的学生，纠正错误做法。 教学时，建议播放宇航员的生活与活动录像，让学生先了解现象，在对现象进行分析和谈论 通过观察太空中的现象，认识完全失重现象，首先通过用汽车过桥类比，再严格建立运动模型后求解。要注意引导学生关注研究对象的变化，从小球到汽车，再到航天员。 活动五：离心运动 生活中的现象，汽车转弯洗衣机脱水等 离心运动： 1、 离心运动的概念 2、 物体做离心运动的条件与轨迹 3、 离心运动的实质 4、 离心运动的应用与防止 展示生活中的离心现象 图11 图12 提出问题： 1、 如果汽车速度过大或开到了结冰的路面，会出现什么现象？原因是什么？ 2、 洗衣机甩干桶的转速达到一定值时,衣服上的水会被甩出，为什么？取出脱水后的衣服时，是放在桶中心的衣服干一些，还是外面的干一些？为什么？ 3、 洗完手后，你常常会甩几下手，这样做的目的是什么？要甩的更加干净，可以怎么做？ 4、 生活中还有哪些地方是利用了离心现象？ 学生回答后，教师针对于学生回答情况，做总结性归纳。教学中要注意引导学生从合力与向心力大小关系上出发，得出结论 学生看书阅读 小组间，同桌间相互谈论交流。 1， 让学生思考后回答，其他同学补充完善；对问题 2， 先让学生思考，然后小组讨论再回答，其他小组同学补充完善； 3， 对问题3、4，可让学生思考后回答，其他同学补充完善。 汽车滑移、洗衣机脱水和洗完手后甩几下，都是学生熟悉的现象，要引导用所学的知识分析、解释这些现象。 通过对问题的分析归纳和回答，培养学生的语言表达能力，归纳能力和同学的协作能力 通过学生对离心运动的 分析，培养学生运用概念、规律解释现象和问题的能力 活动六：课堂小结与练习 练习与巩固 课件展示习题，巡查学生完成情况 1.自主完成 2.小组交流 从完成情况和书写情况等方面进行评价。 活动七：课堂小结 学到了什么？ 引导学生小结 小组讨论，总结本节课得失 活动八：课后作业设计 P38 练习与应用 2345题 指导学生完成练习，面批练习。 按要求完成练习 从完成情况和书写情况等方面进行评价。 主板书设计 §6.4生活中的圆周运动 一．火车转弯 1、水平轨道，外轨对轮缘的弹力提供向心力 2、斜轨道，重力与支持力的合力提供向心力， 3、转弯最安全速度v= 二、拱形桥和凹形路面 拱形桥： FN=mg-mv2/r 失重 凹形路面： FN=mg+mv2/r 超重 三、航天器中的失重现象 四、离心运动 1、概念 2、条件与实质 3、离心运动的运用与防止 教学反思 2 学科网（北京）股份有限公司 $$