這是《生活中的圓周運(yùn)動》教案，是優(yōu)秀的物理教案文章，供老師家長們參考學(xué)習(xí)。

　　這節(jié)內(nèi)容緊扣實(shí)際生活，并嘗試著應(yīng)用圓周運(yùn)動的知識來解決生活中的實(shí)際問題，內(nèi)容包括:火車經(jīng)過圓形軌道、汽車過拱橋(分析橋面為什么不能是凹形的)。

　　1知識與技能

　　(1).會在具體問題中分析向心力的來源，并能初步應(yīng)用公式計(jì)算.

　　(2).能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例.

　　(3).知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動，會求變速圓周運(yùn)動中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度.

　　2過程與方法

　　培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

　　通過“誘思探究加學(xué)案制”的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生提出思考問題的能力。

　　采用分組討論、合作探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生與他人交流、協(xié)作的能力以及科學(xué)探究能力。

　　通過展示視頻，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。

　　通過對實(shí)例和例題的分析，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力和計(jì)算能力。

　　3情感態(tài)度與價(jià)值觀

　　滲透“學(xué)以致用”的思想，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。

　　鼓勵學(xué)生探究日常生活中的圓周運(yùn)動，培養(yǎng)其參與科技活動的熱情和將物理知識應(yīng)用于生活

　　會在具體問題中分析向心力的來源，并結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求解有關(guān)問題.

　　1.具體問題中向心力的來源.

　　2.對變速圓周運(yùn)動的理解和處理.

　　講授、分組討論、探究,學(xué)案制,多媒體演示

　　(一)引課

　　復(fù)習(xí)提問圓周運(yùn)動向心加速度、向心力相關(guān)知識，以及物體做勻速圓周運(yùn)動和變速圓周運(yùn)動向心力的來源。

　　提問

　　1：做勻速圓周運(yùn)動的物體有什么特點(diǎn)?

　　2：做勻速圓周運(yùn)動的物體的向心力就是物體受到的合外力，那么什么樣的力可以提供或充當(dāng)向心力呢?

　　3：向心力是一種實(shí)際存在的力嗎?在受力分析中如何處理向心力?在實(shí)際問題中又如何確定向心力的大小呢?

　　請同學(xué)舉例生活中的圓周運(yùn)動，以此引入新課。

　　(二)新課教學(xué)主要過程

　　1、火車轉(zhuǎn)彎的問題

　　幻燈片展示火車車輪的特殊結(jié)構(gòu)。

　　問題1：請根據(jù)你了解的以及你剛才從圖片中觀察到的情況，說一說火車的車輪結(jié)構(gòu)如何?軌道結(jié)構(gòu)如何?如何固定火車運(yùn)行的軌跡，防止脫軌

　　通過展示火車模型和圖片，讓學(xué)生總結(jié)火車車輪的特點(diǎn)。車輪內(nèi)側(cè)輪緣半徑大于車輪半徑，軌道將兩車輪的輪緣卡在里面。

　　問題2：火車在平直的軌道上勻速行駛時(shí)，所受合力如何?

　　火車受到4個(gè)力的作用，各為兩對平衡力，即合外力為零。其中重力和支持力的合力為零，牽引力和摩擦力的合力為零

　　問題3：火車轉(zhuǎn)彎是一段圓周運(yùn)動，需要有力來提供火車做圓周運(yùn)動的向心力，在水平軌道火車轉(zhuǎn)彎如何獲得向心力?

　　讓學(xué)生獨(dú)立分析談?wù)摶疖囋谥本�行駛時(shí)的受力情況，并引導(dǎo)學(xué)生分析當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果內(nèi)外鐵軌的高度相同，向心力的來源。

　　問題4：高速行駛的火車的輪緣與鐵軌擠壓的后果會怎樣?

　　讓學(xué)生閱讀課本第26頁第一段的內(nèi)容，學(xué)生發(fā)揮自己的想象能力,找出實(shí)際生活中在鐵路的彎道處，鐵軌的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。設(shè)計(jì)方案. 給學(xué)生時(shí)間分組討論，再由各小組代表向全班展示討論結(jié)果。教師對學(xué)生的回答不做過多的評價(jià)，等全部展示完畢，再進(jìn)行一次整合。

設(shè)計(jì) ：使路面向圓心一側(cè)傾斜一個(gè)很小的角度，使外軌略高于內(nèi)軌，這樣，重力和支持力的合力提供了向心力，外軌就不受輪緣的擠壓了。

　　運(yùn)用剛才的分析進(jìn)一步討論：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度多大時(shí)才不至于對內(nèi)外軌道產(chǎn)生相互擠壓?

　　選擇合適的彎道傾斜角度，使向心力僅由支持力FN和重力G的合力F合提供：

　　F向= mv02/r = F合 = mgtanθ

v0=

　　討論：

　　(1)當(dāng)v= v0，F(xiàn)向=F合內(nèi)外軌道對火車兩側(cè)車輪輪緣都無彈力。

　　(2)當(dāng)v > v0，F(xiàn)向>F合外軌道對外側(cè)車輪輪緣有彈力。

　　(3)當(dāng)v < v0，F(xiàn)向合內(nèi)軌道對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有彈力。

　　問題5：要使火車轉(zhuǎn)彎時(shí)損害最小，對行駛的速度有什么要求?

　　展示火車轉(zhuǎn)彎時(shí)候的視頻，提醒學(xué)生觀察軌道的情況。

　　總結(jié)：

　　(1)如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌道略高于內(nèi)軌道，火車受力不是豎直的，而是斜向軌道的內(nèi)側(cè)。它與重力的合力指向圓心，成為使火車轉(zhuǎn)彎的向心力。

　　(2)如果根據(jù)R和火車行駛速度v適當(dāng)調(diào)整內(nèi)外軌道的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供，這樣外軌道就不再受輪緣的擠壓了。

　　引申：公路轉(zhuǎn)彎處路面的特點(diǎn)。

　　借助場地自行車賽的賽道的圖片和F1汽車大獎賽的賽道的圖片，介紹外高內(nèi)低的彎道設(shè)計(jì)是普遍存在的。并演示“飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的視頻”，讓學(xué)生討論飛機(jī)在空中轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力的來源。給學(xué)生時(shí)間做學(xué)案上的練習(xí)題.

　　[練習(xí)]

高速公路轉(zhuǎn)彎處，若路面向著圓心處是傾斜的，要求汽車在該處轉(zhuǎn)彎時(shí)沿傾斜路面沒有上下滑動的趨勢，在車速=15m/s的情況下，路面的傾角θ應(yīng)為多大?(已知彎道半徑R=100 m)

　　2、汽車過拱形橋的問題

　　通過提問，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)。

　　問題1.汽車過橋時(shí)做什么運(yùn)動?在最高點(diǎn)汽車受什么力的作用?什么力提供汽車做圓周運(yùn)動的向心力?

　　通過提問，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)。

　　問題2.質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過橋的最高點(diǎn)時(shí)對橋的壓力.通過分析你可以得出什么結(jié)論?汽車在橋頂出現(xiàn)什么現(xiàn)象?

　　教師以提問的形式引導(dǎo)學(xué)生分析在拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)汽車的受力情況，并探究向心力的來源。再通過幻燈片演示分析過程，并規(guī)范書寫格式。

　　問題3.當(dāng)汽車對橋的壓力剛好減為零時(shí)，汽車的速度有多大，當(dāng)汽車的速度大于這個(gè)速度時(shí)，會發(fā)生什么現(xiàn)象?

　　給學(xué)生時(shí)間分組討論。在學(xué)生討論過程中，教師巡回指導(dǎo)，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，把握討論方向。再根據(jù)學(xué)生代表的回答，讓學(xué)生自己完成對各種現(xiàn)象的總結(jié)。當(dāng)速度不斷增大的時(shí)候，壓力會不斷減小，當(dāng)達(dá)到時(shí)，汽車對橋面完全沒有壓力，汽車“飄離”橋面，因此汽車將做平拋運(yùn)動。

問題4：如果是凹形橋，汽車行駛在最低點(diǎn)時(shí)，橋面受到的壓力如何?

　　讓學(xué)生根據(jù)上個(gè)問題的分析思路，獨(dú)立分析解決這個(gè)問題。

　　問題5：前面我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)過超重和失重現(xiàn)象，那么試?yán)��?ldquo;超、失重”的觀點(diǎn)定性分析汽車在拱形橋最高點(diǎn)，凹形橋的最低點(diǎn)分別處于哪種狀態(tài)?

　　通過幻燈片總結(jié)演示分析過程.

　　給學(xué)生時(shí)間做學(xué)案上的2個(gè)練習(xí)題.

　　[練習(xí)]

　　1.一輛質(zhì)量m=2.0t的小轎車，駛過半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g=10m/s2.求：

　　(1)若橋面為凹形，汽車以20m/s的速度通過橋面最低點(diǎn)時(shí)，對橋面壓力是多大?

　　(2)若橋面為凸形，汽車以l0m/s的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí)，對橋面壓力是多大?

　　(3)汽車以多大速度通過凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對橋面剛好沒有壓力

　　2.雜技演員在做水流星表演時(shí)，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若水的質(zhì)量m=0.5kg，繩長L=60cm，求：

　　(1)最高點(diǎn)水不流出的最小速率，

　　(2)水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時(shí)，水對桶底的壓力.

　　提示:抓住臨界狀態(tài)，找出臨界條件是解決這類極值問題的關(guān)鍵.

　　強(qiáng)調(diào)：汽車做的不是勻速圓周運(yùn)動，我們?nèi)允褂昧藙蛩賵A周運(yùn)動的公式，原因是向心力和向心加速度的公式對于高速圓周運(yùn)動同樣適用。

　　教師總結(jié):汽車過橋問題，實(shí)質(zhì)上是物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，由于物體所受重力的大小mg及方向(豎直向下)恒定不變，因此當(dāng)物體經(jīng)過圓周上各個(gè)不同位置時(shí)，重力對物體做圓周運(yùn)動的作用是不同的。

　　此處可以引導(dǎo)學(xué)生分析豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)以外的向心力的來源。

　　問題6:如果地球可以看作一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球半徑R，約為6400km，地面上有一輛汽車在行駛，重量是mg，地面對它的支持力是FN。根據(jù)我們上面的分析，汽車的速度越大，地面對它的支持力就越小。那么，會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定的程度時(shí)，地面對車的支持力是0?(能出現(xiàn))如果g=10m/s2，此時(shí)汽車的速度是多少呢?

　　在這部分教師只是適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，盡量讓學(xué)生表述結(jié)論。

　　課后作業(yè)

　　請同學(xué)們課后復(fù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，并完成課本第29頁“問題與練習(xí)”的1—4題。

　　本節(jié)課是按照新課標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的，自由度比較大，且比較靈活。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)上遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使學(xué)生對物理規(guī)律的建立、理解和運(yùn)用有一個(gè)從感性到理性，從定性到定量的過程，從而使學(xué)生對物理規(guī)律的學(xué)習(xí)和運(yùn)用并不感到突然和陌生。教學(xué)中教師運(yùn)用“問題引導(dǎo)探究”的教學(xué)方法，把學(xué)生觀察、討論、探究與教師的講解引導(dǎo)融為一體，并本著“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的原則，讓學(xué)生從生活走進(jìn)物理，從物理回到生活，使學(xué)生感到熟悉、困惑和新奇，從而主動探究、總結(jié)。然后教師再通過一些貼近生活的小實(shí)例、小實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠積極地參與問題的分析、討論、交流和體驗(yàn)，從被動接受知識的習(xí)慣中解脫出來，在自主的氛圍中理解掌握知識，發(fā)展提升能力。