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高中物理必修二《生活中的圓周運動》優秀教案

高中物理必修二《生活中的圓周運動》優秀教案

【教材分析】

本節是人教版高中《物理》必修2第五章第7節,是《曲線運動》一章的最后一節。學習本節內容既是對圓周運動規律的復習與鞏固,又是后面繼續學習天體運動規律的基礎,具有承上啟下的作用。教材安排了鐵路的彎道,汽車過拱橋,航天器中的失重現象,離心現象四個方面的內容,如果面面俱到,難免會蜻蜓點水,為了在教學中突出重點、分散難點,我將教材內容進行了重新整合,分兩課時完成。本課為第一課時主要討論鐵路彎道的設計意圖。

【學情分析】

通過前面的學習,學生已經對圓周運動有了較為清晰地認識,但是對于向心力的概念理解還不夠深入。同時高一的學生思維活躍,求知欲強,他們很希望參與到課堂中來,自主的解決問題。

【三維學習目標】

過程與方法

知識與技能

情感態度和價值觀

經歷觀察思考,自主探究,交流討論等活動

進一步理解向心力的概念。

能在具體問題中找到向心力的來源

培養學生的團隊精神,合作意識;感悟科學的嚴肅性,培養學生嚴謹的學風

教學重點和難點:在具體問題中找到向心力的來源

【教學策略】

1.教法:使用情境激趣、設疑引導、適時點撥的方式引領學生的學習;

2.學法:學生在教師的引領下,通過觀察現象、自主探究、交流討論等方式參與到課堂中來,體驗求知樂趣,成為學習的主人。

3.教學資源:

1)多媒體課件;

2)演示教具:電動仿真火車;

3)自制教具:車輪模型、彎道模型;

4)分組探究教具:仿真火車和軌道模型、橡皮泥、一次性紙杯和小球。

【教學過程】

一、設置情景、引入新課

首先,播放一段描述火車轉彎時脫軌的事故的視頻,將學生的注意力吸引到火車轉彎這一具體情境中來。我就此提出兩個問題:1.火車轉彎時的限定速度是怎樣規定的?2.火車超速時為什么容易造成脫軌事故?學生帶著問題進入課堂,既引起了他們的興趣,又為他們的學習指明了方向。

二、復習鞏固、明確方法

我通過提問的方式,幫助學生回憶計算向心力的常用公式,然后,設置情景,讓學生對做圓周運動的物體做出受力分析并找到向心力的來源。

情景一:物塊隨圓盤做勻速圓周運動。

情景二:小球在杯子內壁做圓周運動。此情景并沒有直接展示給學生,而是提出問題:“你能不用手接觸小球,而不使小球落入杯底嗎?注意,要保證杯口朝上。”讓學生自己設計出小球的運動方式,并對杯中小球的運動情況作出受力分析。通過這種方式讓學生參與到課堂中來,提高了學生的學習興趣。而后,教師做出總結:分析圓周運動問題,就是要通過運動分析求出物體需要多大的向心力,通過受力分析找到誰在提供向心力,從而建立供需平衡方程,這是解決圓周運動問題的一般思路。

三、設疑引導、自主探究

這一部分集中了本節的重點和難點,為了降低學習難度,我巧設梯度,從以下三個部分組織教學:

1.認識火車車輪的結構特點

首先教師使用教具──電動模型小火車,分別展示火車在水平桌面和水平彎曲軌道上的運動,學生通過觀察和對比,認識到火車轉彎要靠鐵軌和車輪的作用。然后,學生使用分組探究教具──仿真小火車(如圖),觀察車輪和軌道結構,描述火車車輪結構特點。學生遇到困難時,教師利用自制教具──模型車輪,加深學生對車輪結構的印象,并提示學生思考車輪輪緣的作用。

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進一步提出問題:生活中還有什么地方用到了類似的輪子結構?通過學生的回答,和圖片的展示(學校門口的電動拉門的輪子),使學生認識到這一結構在生活中也是常見的,從而拓展了學生的認識。接著提問學生:你認為火車在水平軌道上轉彎時向心力來自哪里?經過觀察和思考,學生已經不難想到向心力的來源。而后追問:你認為這樣的轉彎方式有什么弊端嗎?學生通過思考,結合上課之初播放的視頻,不難回答出這樣做的危害性。

2.真實的火車彎道的情況

那么設計師有什么好的方法嗎?通過提問,了解學生對實際鐵路彎道特點的認識情況。而后通過圖片,使學生認識鐵路彎道處內軌低而外軌高的特點;從而發出疑問,彎道處這樣設計的用意何在呢?

提示學生從受力分析入手,找到此時向心力的來源,并要求學生畫出受力分析圖。

除了正確的分析外,學生很可能將重力與支持力的合力畫成沿斜面向下,這是對彎道的圓心位置分析不清造成的,對學生可能做出的兩種向心力的方向,我不直接評論對錯,而是使用分組探究教具──橡皮泥,引導學生自己做出一段鐵路的彎道處的路基。我使用自制教具,展示給學生彎道處路基的特點,讓學生的制作有所參照。學生在合作中,制作出一段路基的形狀。培養了學生的動手能力和交流合作的能力。彎道做成后,學生一般并不能由此直接找到向心力的正確方向,此時,我提示學生將橡皮泥做成的部分彎道拉長、補合為一個完整的環形彎道,學生不難發現,彎道的內側與碗的內壁相似,進而認識到和杯子內壁的相似性,把小球在杯子內壁的運動與火車在彎道處的運動作對比分析。經過這樣兩步,學生已經不難得出正確的受力分析。成功的突破了這一教學難點。

然后趁熱打鐵,引導學生從定性到定量,寫出重力與支持力的合力的表達式,為下一步的學習做好準備。

3.假如你是設計師

為了解決開課時提出的兩個問題,我設計了第三部分──假如你是設計師。

首先,設置情境:你設計了一段半徑為r,傾角為θ的鐵路彎道,你會如何規定火車轉彎的速度?提示學生從解決圓周運動一般本思路出發,從供需平衡關系入手,列出方程,從而得出限定速度的表達式。從表達式的得出過程,引導學生理解,限定速度的規定實際是為了保證由重力和支持力的合力提供向心力,從而避免車輪和鐵軌間的擠壓,保證行車安全。

接著,通過演示實驗,讓學生觀察在杯內轉動過快的小球從杯中飛出的過程,提示學生思考,如果火車速度過快會怎么樣呢?學生已經不難認識到火車速度過快會使火車脫軌的問題。而后引導學生用供需平衡條件來解釋這一問題,深化了學生認識。為了突出重點,這里不提出離心現象這一問題。只是通過現象的分析和認識為離心現象的教學做好鋪墊。

四、總結方法、完善認識

通過本節的教學不僅要使學生認識到解決圓周運動問題的一般方法,更重要的是使他們認識到火車轉彎的模型在生活中是普遍存在的,認識到生活中的簡單現象往往就是解決實際問題的靈感的來源。進一步啟發學生,還有哪些生活中的運動也使用了相同的設計思想?使學生認識到自行車轉彎、汽車轉彎也有相似的情況,從而從特殊到一般,深化學生的認識。同時通過對事故原因的科學分析,使學生認識到尊重規律的重要性,培養學生嚴謹的學習態度。

五、布置作業、課后拓展

課后作業是學生再學習的重要途徑,本節課后我安排了兩項作業。旨在讓學生鞏固知識的同時,認識物理與社會的聯系,將對學生的知識教育和情感教育引向課外。

1.課后練習1、2題。

2.了解中國鐵路提速情況,查找資料,提出你對鐵路建設的建議。

【板書設計】

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【總體設計思想】

本節課的設計思想是借助問題給學生一個思維的支點,在教師的引領下,從分析生活中的簡單現象入手,找到一般規律。在新的問題情境中思考、發現生活中的模型。通過類比,把日常生活中的知識聯系到新問題的解決當中,在加深知識理解的過程中,也培養了分析應用能力。同時,通過對事故原因的分析,培養學生嚴謹科學的分析方法和認真負責的工作態度。體現“從生活走向物理、從物理走向社會”的物理教學理念。

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