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

生活中的圆周运动 教材分析 本节是圆周运动的应用课，应用牛顿第二定律对圆周运动进行分析，是动力学知识的具体应用之一。本节课教材内容丰富，例子各具特点，具有代表性的有：铁路弯道—水平面圆周运动模型；拱形桥和凹形路面—竖直面圆周运动模型；航天器中的失重现象—失重现象；离心运动—向心力供需不平衡时运动趋势。 本节内容大纲要求2课时完成，本节课我们研究前三个部分：铁路弯道、拱形桥凹形面和航天器失重问题。本节课更侧重学习方法的培养，确定圆周运动的轨道平面，定圆心，受力分析列牛顿第二定律的方程。除此之外，将物理知识与日常生活、宇宙航行相结合，激发学生学习物理的兴趣、培养学生理论联系实际的思想。 学情分析 在学习本节课内容之前，学生已经学习了描述圆周运动的物理学量、向心力和向心加速度等知识，已经掌握了本节课必备的物理基础知识，但用物理规律的应用是学生薄弱的环节。圆周运动虽然在生活中是司空见惯的，但学生更多的是感性认识，没有明确的思路去分析这一现象。学生虽然能够熟练的应用牛顿第二定律分析匀变速直线运动问题但是对于分析圆周运动还是第一次，比较陌生。因此，研究方法和步骤的练习尤为重要。 核心素养 物理观念 1.知道生活中常见圆周运动，会分析常见圆周运动向心力来源。 2.理解向心力是一种效果力，明确匀速圆周运动的产生条件。 科学思维 1.会分析火车（汽车）转弯、汽车过拱形桥和凹形路面时的相关问题。 2.培养学生比较分析、总结归纳的能力。 科学态度与责任 1.激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。 2.培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯。 教学重点 1. 圆周运动实例的向心力来源。 2. 结合牛顿运动定律列方程求解。 教学难点 1. 关于临界速度的分析。 2. 培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯。 教学方法 分组教学、演示实验、分析归纳、推理法、讲授法 教学过程 教师活动 学生活动 点评 一、引入新课 视频引入 二、新课教学 1．火车转弯 活动1：看一看 观察课桌上的火车轨道和车轮模型，描述特点。 感受火车在水平面弯道处车轮与轨道的作用力并回答下面问题。 （1）圆周运动平面在哪里？ （2）圆心在哪里？ （3）向心力来源是什么？ （4）列出满足牛顿第二定律 的方程。 问题1，内外铁轨相平时,使外轨对外轮轮缘的弹力提供使火车转弯的向心力,这种方法在实际中可取吗？为什么？ 问题2：有什么方法可以解决这个问题呢？ 活动2：想一想 实际弯道路面内、外轨道的高度略有不同，这是什么原因呢？此时火车运动的轨道平面在哪？又受什么力呢? 问题3：若火车仅受重力和支持力，求转弯速度的表达式。 问题4：当火车和轨道确定后轨道与火车无挤压时速度确定吗？ 称为设计速度，铁路系统提供的真实数据为外轨比内轨最高不超过175mm, 两轨间距L=1435mm，当轨道半径R=700m时与官方给出的数据相差不大，我们的理论是正确的。 活动三：论一论 讨论火车实际速度与设计速度不同的情况，体会火车轮构造的妙处。 正是铁轨与车轮独特的设计保证了列车的安全行驶，中国铁路的图标也正体现了这一特点。 例题巩固 2．汽车过凹凸路面 展示凹凸路面的图片，提问汽车的运动可以看成是什么模型呢？ 任务1：凹形路面求压力 质量为m的汽车，以速度v行驶，凹路面圆弧半径为R，在最低点时，试画出受力分析图，求（1）分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 （2）如果汽车的速度不断增大的话，会发生什么现象呢？ 任务2：拱形桥面求压力 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。求（1）汽车在最高点时对桥的压力。 （2）如果汽车的速度不断增大的话，会发生什么现象呢？ 问题5：安全的最大速度为多少？ 3．航天器中的失重现象 地球可以看成是最大的拱形桥，汽车与地面挤压为零时速度为多少？ 问题6：问题1：航天员在太空中作什么运动?他的受力情况怎样? 播放宇航员在太空中生活的视频。 三、课堂小结 分析和处理匀速圆周运动的问题的一般方法。强调受力分析的重要性. 四、布置作业 P59问题与练习2、3、4、5 学生小组讨论,得出结论：轨道有凹槽，车轮有凸起，两者刚好卡在一起。 学生小组讨论思考问题，小组分享讨论结果。 学生讨论，得出结论：由于火车的质量很大，靠这种方法得到的向心力，轮缘与外轨间的相互作用力要很大，铁轨容易受到损坏。 学生分组讨论，教具模拟火车在斜面上转弯观察分析得出结论分享讨论结果。建立斜面模型、受力分析、向心力指向圆心，轨道支持力的水平分量提供了一部分的向心力。 列式 得 学生分析得出结论 是一个确定的值。 分组讨论时的情况。当时外轨给轮缘一个向内的弹力；当时内轨给轮缘一个向外的弹力。 规范作答。 学生回答竖直面内的圆周运动模型 学生独立思考，根据牛顿第三定律，汽车处于超重状态。 学生思考回答:汽车与凹形路面的挤压随着速度的增大而增大，可能面临爆胎的危险。 学生独立思考，根据牛顿第三定律，汽车处于失重状态。 学生思考回答:汽车与拱形桥的挤压随着速度的增大而减小。 独立作答 列式计算 分析航天员在太空中的受力情况。 航天员受到的重力mg与支持力F的合力提供向心力。 从公式看出，航天员在太空中处于失重状态，如果，则座舱对航天员的支持力F=0，宇航员处于完全失重状态。 学生对照黑板板书小结 引起学生兴趣，进入本节课。 重视分析和解决问题的方法教育，培养学生的迁移能力。 培养学生的观察能力,增加学生的感性认识。 在讨论过程中，渗透学生思考过程。 提出新的问题，促使学生深层思考。 问题设置，培养学生自主思考的能力。模拟实验直观、更易理解。 引导学生受力分析，用供需关系分析问题。 加深理解。 体会理论与实际的关系 层层递进的问题,使学生的思维活动不断深入。培养学生的发散性思维 理论结合实际，激发学生求知欲。 规范做题步骤。 模型建构 培养学生独立思考能力。 拓展学生的认知结构。 培养学生的迁移能力。 培养学生的发散思维能力和理论联系实际能力。 培养学生的发散思维。 培养学生独立思考能力。 拓展学生的认知结构 激发学生兴趣。 板书设计 1、 火车转弯 2、 小车过桥 找轨迹、定圆心、供需关系列方程 凹形路面 超重 拱形桥 失重 教学反思 本节课注重思维方法的培养，同时充分利用课件视频、演示实验引导学生主动地获取科学知识，初步了解科学研究的方法，在探究过程中培养学生的观察能力，归纳总结的能力。小组合作的探究方式培养了合作能力。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$