《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》參賽教案設(shè)計(jì)

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. ------------------------------------------author ------------------------------------------date 《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》參賽教案設(shè)計(jì) 劉益民論文 教科版高一物理·《圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析》教案設(shè)計(jì) 一、教案背景 1．面向?qū)W生： 高中 2．課時(shí)：共2課時(shí)

2、 3．教材分析：本節(jié)是《勻速圓周運(yùn)動(dòng)》這一章的核心，它既是圓周運(yùn)的向心力與向心加速度的具體應(yīng)用，也是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的升華，它也將為學(xué)習(xí)后續(xù)的萬(wàn)有引定律應(yīng)用、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容作知識(shí)與方法上的準(zhǔn)備。 4．學(xué)生分析：本人任教的縣中實(shí)驗(yàn)班，學(xué)生基礎(chǔ)好、反應(yīng)快、動(dòng)手能力強(qiáng)，對(duì)物理學(xué)科特別是緊密聯(lián)系生活的內(nèi)容特感興趣。而且學(xué)生已經(jīng)學(xué)完向心力和向心加速度理論知識(shí)，將會(huì)在極大的好奇心中學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，只是缺乏對(duì)實(shí)際圓周運(yùn)動(dòng)的深度分析，還沒(méi)有能將其上升至理論高度。 二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 1．教學(xué)重點(diǎn)：結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例理解向心力不是一種特殊的力，同時(shí)學(xué)會(huì)分析實(shí)際的向心力來(lái)源，能用向心力公式解

3、決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題，其中包括分析橋模型中的超失重問(wèn)題、圓錐擺模型與火車(chē)拐彎問(wèn)題、水流星模型中“軌道約束”問(wèn)題，以及離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題等； 2．教學(xué)難點(diǎn)：理解做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是一效果力，進(jìn)而從受力分析角度尋求向心力的來(lái)源；圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題中臨界條件的確定，以及圓周運(yùn)動(dòng)向心力供需關(guān)系匹配問(wèn)題。 三、教學(xué)準(zhǔn)備 1．教師準(zhǔn)備：通過(guò)百度及其它網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)圖片、視頻、課件等，并對(duì)其進(jìn)行選擇、整理，制作成PPT課件、資源庫(kù)（專(zhuān)題文件夾）等用于課堂教學(xué)。 2．學(xué)生課前準(zhǔn)備： 1）、預(yù)習(xí)本節(jié)物理導(dǎo)學(xué)案，初步學(xué)會(huì)應(yīng)用向心力知識(shí)分析圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例； 2）、學(xué)習(xí)小組分工準(zhǔn)備與專(zhuān)題有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)小實(shí)

4、驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)搜索圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)圖片與視頻； 四、教學(xué)方法 課前首先要求學(xué)生對(duì)導(dǎo)學(xué)案的預(yù)習(xí)，并且通過(guò)學(xué)生分組形式對(duì)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行課下探究，使學(xué)生在預(yù)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，領(lǐng)略到將理論應(yīng)用于實(shí)際解決問(wèn)題而帶來(lái)的成功樂(lè)趣。培養(yǎng)學(xué)生探究知識(shí)的欲望和學(xué)習(xí)興趣，提高在生活中的應(yīng)用物理的意識(shí)。而通過(guò)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索，讓他們科學(xué)地使用網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)搜尋，圖片與視頻下載與剪輯，并且為了課堂的時(shí)效性，特要求每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻剪輯后播放時(shí)間不得超過(guò)一分鐘，并在課前拷貝到班級(jí)的電腦中指定物理文件夾中。 課堂中本課采用學(xué)生展示為主的教學(xué)模式，課堂中讓學(xué)生小組預(yù)習(xí)交流對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的認(rèn)識(shí)、各小組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索的視頻及圖片

5、，然后請(qǐng)小組代表分組展示、講解自已的分析，提出自已的發(fā)現(xiàn)與疑問(wèn)，教師在其中恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行點(diǎn)拔，總結(jié)提升。并且通過(guò)師生互動(dòng)，強(qiáng)化觀察和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生切實(shí)感受到物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因。教師課堂中大膽地放手讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，討論交流，分析拓展，真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體、生活即課程的理念，并且通過(guò)討論與辨析使學(xué)生理解方法，學(xué)會(huì)應(yīng)用。 本節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例有四大專(zhuān)題：橋模型、圓錐擺模型、水流星模型，離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，因此安排兩課時(shí)，每節(jié)課解決兩個(gè)專(zhuān)題。 五、教學(xué)過(guò)程 （一）、目標(biāo)導(dǎo)航 『PPT展示』 1、會(huì)在具體實(shí)際問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源。 2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速

6、圓周運(yùn)動(dòng)。會(huì)分析求解變速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度。 3、明確解決實(shí)際圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的思路和方法。 （二）、預(yù)習(xí)交流 『對(duì)學(xué)群學(xué)』學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)交流時(shí)間，大約為4分鐘，教師在黑板上給六個(gè)學(xué)習(xí)小組分配上課展示任務(wù)，主要內(nèi)容以書(shū)面展示呈現(xiàn)。上課一開(kāi)始，在教師明確本課學(xué)習(xí)目標(biāo)后，每一個(gè)小組成員在學(xué)科組長(zhǎng)的安排下先交流自己小組所分配任務(wù)的內(nèi)容，并推選一名的同學(xué)準(zhǔn)備展示內(nèi)容，小組代表迅速將準(zhǔn)備的內(nèi)容先進(jìn)行組內(nèi)展示討論，解決或整理自身疑難問(wèn)題。然后有書(shū)面展示任務(wù)的組員上黑板板書(shū)，其余五名同學(xué)繼續(xù)采取對(duì)學(xué)與群學(xué)的形式交流預(yù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，全組人員有序地開(kāi)展討論交流、清除大部分問(wèn)題

7、，并將自己還未能理解與掌握的問(wèn)題做好標(biāo)記，以便在全班展示時(shí)進(jìn)行提問(wèn)質(zhì)疑。 （三）、分組展示 『師生互動(dòng)』這是本節(jié)課教與學(xué)的主要部分，時(shí)間大約為38分鐘，主要采取教師引導(dǎo)，小組代表展示的方式。學(xué)習(xí)小組代表上講臺(tái)，講解分析過(guò)程，剖析解題思路、小結(jié)與拓展方法等，同時(shí)也穿插播放網(wǎng)絡(luò)視頻，在小組代表展示過(guò)程同組同學(xué)可以適時(shí)地補(bǔ)充，其他組同學(xué)可以提出不同見(jiàn)解。同時(shí)，教師對(duì)一些關(guān)鍵點(diǎn)適當(dāng)總結(jié)與提升，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻補(bǔ)充介紹、進(jìn)行實(shí)例分析，完善學(xué)生認(rèn)知。 一．過(guò)橋問(wèn)題 1．過(guò)拱橋 【小試身手1】（B級(jí)）質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱橋上以速度v前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為 r，求汽車(chē)通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力。

8、學(xué)生展示：選汽車(chē)為研究對(duì)象，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析：汽車(chē)在豎直方向受到重力G和橋?qū)?chē)的支持力N作用，如圖所示，有，即。 又因支持力與汽車(chē)對(duì)橋的壓力是一對(duì)作用力與反作用力，所以有失重現(xiàn)象，當(dāng) 時(shí)，，即完全失重，當(dāng)時(shí), 汽車(chē)將脫離橋面，發(fā)生危險(xiǎn)。 【學(xué)生搜索視頻】拱橋——自行車(chē)過(guò)拱橋的向心力 教師點(diǎn)拔：上述過(guò)程中汽車(chē)雖然不是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但我們?nèi)匀皇褂昧藙蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的公式。原因是向心力和向心加速度的關(guān)系是一種瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即使是變速圓周運(yùn)動(dòng)，在某一瞬時(shí)，牛頓第二定律同樣成立，因此，向心力公式照樣適用。 【變式訓(xùn)練1】（B級(jí)）當(dāng)汽車(chē)通過(guò)橋面粗糙的拱形橋頂時(shí)拱形橋頂?shù)乃俣葹?0m/s時(shí)，車(chē)對(duì)

9、橋頂?shù)膲毫檐?chē)重的3/4，如果汽車(chē)行駛至該橋頂時(shí)剛好不受摩擦力作用，則汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí)速度應(yīng)為 ( ) A．25m/s B．20m/s C．15m/s D．30m/s 學(xué)生展示：（1）尋找向心力：車(chē)通過(guò)橋頂時(shí)重力mg和橋的支持力N的合力提供了汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力：，解得橋頂半徑。 （2）臨界分析：要使汽車(chē)通橋頂時(shí)剛好不受摩擦力，則汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí)車(chē)與橋面間的壓力剛好為零。此時(shí)由重力提供車(chē)過(guò)橋頂需要的向心力。，代入R得：。 【思維風(fēng)暴1】（C級(jí)）某同學(xué)設(shè)想駕駛一輛由火箭作為動(dòng)力裝置的陸地太空兩用汽車(chē)在赤道沿地球自轉(zhuǎn)方向行駛，汽車(chē)

10、的行駛速度可以任意增加，當(dāng)汽車(chē)的速度增加到某值v（相對(duì)地面）時(shí)，汽車(chē)與地面分離成為繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的“航天汽車(chē)”，則下列說(shuō)法正確的是（不計(jì)空氣阻力，取地球的半徑R=6400km，g=10m/s2）（Ｄ ） A．汽車(chē)在地面上速度增加時(shí)，它對(duì)地面的壓力增大 B．在此“航天汽車(chē)”上彈簧測(cè)力計(jì)無(wú)法測(cè)量力的大小 C．汽車(chē)離開(kāi)地面時(shí)v值大小為7.9km/s D．“航天汽車(chē)”繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小為8.0km/s 教師點(diǎn)拔：地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑，則速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車(chē)的支持力是零，即時(shí)。而在使用時(shí)，有不少同學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單地認(rèn)為v是相對(duì)于地面的速度。其實(shí)v為

11、線(xiàn)速度，應(yīng)該是相對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的圓心的速度。 2、汽車(chē)過(guò)凹橋： 【小試身手2】（B級(jí)）如圖所示，汽車(chē)在一段丘陵地勻速率行駛，由于輪胎太舊而發(fā)生爆胎，則圖中各點(diǎn)中最易發(fā)生爆胎的位置是在（A） A． a處??????B． b處?? C．c處???????D．d處 【教師網(wǎng)絡(luò)搜索】【拍客】2010史上最牛建筑——倒拱橋，TMD的太給力了，牛！ 學(xué)生展示：生活中凹橋少，但凹坑多，而過(guò)凹坑容易爆胎。由受力分析可知，在凹坑的最低點(diǎn)，有，即，并且坑的半徑相當(dāng)越小，即時(shí)，越容易爆胎。 【學(xué)生搜索視頻】大坑有積水，轎車(chē)一進(jìn)就爆胎 【教師搜索視頻】小汽車(chē)過(guò)平、凸、凹拱橋的實(shí)驗(yàn) 『教與學(xué)的設(shè)計(jì)』在

12、實(shí)際討論車(chē)過(guò)拱橋或凹形橋最高點(diǎn)或最低點(diǎn)車(chē)對(duì)橋面的壓力時(shí)，學(xué)生易認(rèn)為壓力的大小等于車(chē)所受重力的大小。學(xué)生之所以產(chǎn)生這樣的誤解關(guān)鍵在于分析脫離了運(yùn)動(dòng)實(shí)際。要解決這一難點(diǎn)，可以通過(guò)觀察網(wǎng)絡(luò)視頻，回憶過(guò)橋之感受，也通過(guò)實(shí)驗(yàn)視頻慢放等功能直觀地感受在豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)所形成的超重與失重現(xiàn)象，同時(shí)，從理論上讓學(xué)生體會(huì)到直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特例，因此直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的半徑無(wú)窮大，因此通過(guò)情況下沒(méi)有超重與失重現(xiàn)象。 二、圓錐擺模型問(wèn)題 1．圓錐擺 【小試身手3】（B級(jí)）某游樂(lè)場(chǎng)中有一種叫“空中飛椅”的游樂(lè)設(shè)施，其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣上，繩子下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若

13、將人和座椅看成是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則可簡(jiǎn)化為如圖所示的物理模型。其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)繩長(zhǎng)l=10m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m=60kg，轉(zhuǎn)盤(pán)靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m。轉(zhuǎn)盤(pán)逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ=370。（不計(jì)空氣阻力及繩重，繩子不可伸長(zhǎng)，sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2）求質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度及繩子的拉力； 學(xué)生展示：（1）如圖所示，對(duì)質(zhì)點(diǎn)受力分析可得：，繩中的拉力。根據(jù)幾何關(guān)系可得：代入數(shù)據(jù)得：． 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】在蘇州樂(lè)園玩免費(fèi)的豪華波浪視頻 教師

14、點(diǎn)拔：“旋轉(zhuǎn)秋千”運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為圓錐擺模型，而且圓錐擺的周期T只與擺球離懸點(diǎn)的高度h有關(guān)而與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)。因?yàn)閿[球受二力作用：重力mg和繩的拉力F，其合力指向圓心，即為向心力，則，解得圓錐擺的周期。 【變式訓(xùn)練2】（B級(jí)）在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)會(huì)看到被男運(yùn)動(dòng)員拉著的女運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面，目測(cè)體重為G女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算該女運(yùn)動(dòng)員（B） A．受到的拉力為 B．受到的拉力為2G C．向心加速度為g D．向心加速度為2g 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】2011-2012花樣滑冰錦標(biāo)賽 王文婷&張巖 2：

15、火車(chē)轉(zhuǎn)彎 火車(chē)在平直軌道上勻速行駛時(shí)，所受的合力等于零。當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，它在水平方向做圓周運(yùn)動(dòng)。是什么力提供火車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力呢？ A、分析內(nèi)外軌等高時(shí)向心力的來(lái)源：此時(shí)火車(chē)車(chē)輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力。外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力。由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車(chē)質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損害鐵軌。 B、實(shí)際彎道處的情況: 實(shí)際轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌，支持力與重力的合力水平指向內(nèi)側(cè)圓心，成為使火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需的向心力。轉(zhuǎn)彎處要選擇內(nèi)外軌適當(dāng)?shù)母叨炔?，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力完全由重力mg持力N提供，外軌甚至內(nèi)軌均不受輪

16、緣的擠壓了。有， 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】火車(chē)轉(zhuǎn)彎 【小試身手4】（C級(jí)）某鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是r，兩鐵軌之間的距離是d，若規(guī)定火車(chē)通過(guò)這個(gè)彎道的速度為v，則內(nèi)外鐵軌的高度差應(yīng)該是多大才能使火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外軌均不受輪緣的擠壓？ 學(xué)生展示：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力由火車(chē)重力和軌道對(duì)它的支持力的合力提供，， 由于軌道平面和水平面的夾角很小，可以近似的認(rèn)為，得。 h 教師點(diǎn)拔：v增加，外軌擠壓，如果v減小，內(nèi)軌擠壓，如果求側(cè)壓力可根據(jù)正交分解法分析。 【教師自拍視頻】京滬高速公路寶應(yīng)出口：公路回旋處的外高內(nèi)低設(shè)計(jì) 3：飛車(chē)走壁 【小試身手5】（B級(jí)）有一種雜技表演叫“飛車(chē)走壁”，由雜技演員駕

17、駛摩托車(chē)沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖所示中粗線(xiàn)圓表示摩托車(chē)的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h．下列說(shuō)法中正確的是（ D ） A．h越高，摩托車(chē)對(duì)側(cè)壁的壓力將越大； B．h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大； C．h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越??； D．h越高，摩托車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度將越大． 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】無(wú)錫梅園汽車(chē)摩托車(chē)飛車(chē)表演 學(xué)生展示：受力分析在不同的高度向心力相同，壓力也相同， ，h越高，r越大，故選D。 教師點(diǎn)拔：摩托車(chē)速度越大，r越大，其實(shí)就是種離心運(yùn)動(dòng)（下一課后要學(xué)的），而受力情況不變。 4：飛機(jī)盤(pán)旋 【小試身手6】（B級(jí)）已知

18、質(zhì)量為m的飛機(jī)以速率v沿半徑為r的水平軌道轉(zhuǎn)彎，求機(jī)翼的傾角θ和飛機(jī)的升力N的大小。 學(xué)生展示：由飛機(jī)重力mg和機(jī)翼所受升力N的合力提供轉(zhuǎn)彎的向心力F，由圖可，解得。又，飛機(jī)的升力大小。 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】超酷的直升機(jī)空中特技 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】飛機(jī)拐彎 教師點(diǎn)拔：空氣的動(dòng)壓力性質(zhì)為彈力，方向垂直于接觸面的。 【教師網(wǎng)絡(luò)搜索】動(dòng)物世界：天空的主人（鷹王） 『教與學(xué)的設(shè)計(jì)』本圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例專(zhuān)題中雖然表面上形式不同，但實(shí)質(zhì)上受力分析是相同的，均為水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)，理想狀態(tài)下也均受兩個(gè)力的作用。我們可以通過(guò)合成法、也可以根據(jù)分解法進(jìn)行處理，從中也要注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行空間分析，學(xué)會(huì)尋找圓周運(yùn)動(dòng)的圓

19、心，理解拐彎的秘決。 三“水流星”模型 1． 水流星 【小試身手7】（B級(jí)）用長(zhǎng)L=0.6 m的繩系著裝有m=0.5 kg水的小桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，成為“水流星”。求：（1）最高點(diǎn)水不流出的最小速度為 ；2）若過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度為3 m/s，此時(shí)水對(duì)桶底的壓力 。 學(xué)生展示：（1）在最高點(diǎn)水不流出的條件是重力不大于水做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，即： 則所求最小速率。 （2）當(dāng)水在最高點(diǎn)的速率大于v0時(shí)，只靠重力提供向心力已不足，此時(shí)水桶底對(duì)水有一向下的壓力，設(shè)為N，由牛頓第二定律有，N＝2.6 N。由牛頓第三定律知，水對(duì)桶底的作用力N′＝N＝2.6 N，

20、方向豎直向上。 【學(xué)生實(shí)驗(yàn)表演】學(xué)生使用優(yōu)樂(lè)美大杯裝滿(mǎn)水，自制水流星進(jìn)行表演，讓多位學(xué)生參與； 教師點(diǎn)拔：對(duì)桶中的水，最高點(diǎn)有，則；對(duì)桶和水，最高點(diǎn)有，則也應(yīng)該有。這樣要使水不會(huì)潑出來(lái)．假設(shè)R=0.7m，那么，可以求得，很容易算出，要得到這樣大的圓周速度，只要我們拿繩的手每秒鐘大約轉(zhuǎn)2/3圈就足夠了．所以我們能夠看見(jiàn)令人眼花繚亂的表演了。而解決此類(lèi)問(wèn)題要抓住臨界狀態(tài)，找出臨界條件是關(guān)鍵。 【變式訓(xùn)練3】（C級(jí)） 如圖所示，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，球的質(zhì)量為m，桿連球在豎直平面內(nèi)繞軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，已知在最高點(diǎn)處，桿對(duì)球的彈力大小為F=mg/2，求這時(shí)小球的瞬時(shí)速度大小。 學(xué)生展示：小球所需向心力向下，本

21、題中F=mg/2＜mg，所以彈力的方向可能向上也可能向下。⑴若F向上，則；⑵若F向下，則。 教師點(diǎn)拔：用桿固定小球使球繞桿另一端做圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)最高點(diǎn)時(shí)，由于所受重力可以由桿給它的向上的支持力平衡，由，臨界速度。 【教師搜索視頻】經(jīng)視播報(bào)20120128吉尼斯中國(guó)之夜開(kāi)汽車(chē)玩摩天輪浙江車(chē)手挑戰(zhàn)空翻； 【教師搜索視頻】過(guò)山車(chē)運(yùn)動(dòng) 【教師搜索圖片】廣州長(zhǎng)隆歡樂(lè)世界 垂直過(guò)山車(chē)圖片 教師點(diǎn)拔：實(shí)際過(guò)山車(chē)也好，為了安全起見(jiàn)，均有安全帶輔助，且過(guò)山車(chē)是卡在軌道上的。 2．特技飛行 【小試身手8】（B級(jí)）飛行員駕機(jī)在豎直平面內(nèi)作圓環(huán)特技飛行，若圓環(huán)半徑為1000m，飛行速度為100m/s

22、，求飛行在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)飛行員對(duì)座椅的壓力是自身重量的 0/2 倍．（g=10m/s2） 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】韓國(guó)“黑鷹”特技飛行表演 『教與學(xué)的設(shè)計(jì)』豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，在受力分析時(shí)，重力也參與提供向心力，因此更需要學(xué)生耐心地進(jìn)行受力分析，找出在圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)向心力的來(lái)源。而水流星現(xiàn)象學(xué)生均可參與，如讓班級(jí)女生試試，而過(guò)山車(chē)現(xiàn)象驚險(xiǎn)刺激，部分學(xué)生尚未能親身經(jīng)歷其中強(qiáng)烈的超重與失重感，但通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻也有所期待，而特技飛行也將曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，連同圓周運(yùn)動(dòng)演繹到極致，學(xué)生在強(qiáng)烈的“親歷感”中獲取知識(shí)。注意繩桿模型的差別，可用班級(jí)的掃帚演示桿在最高點(diǎn)推或拉的不同原因。 四．離心現(xiàn)象 1

23、．離心運(yùn)動(dòng)：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。 2．離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止： （1）洗衣機(jī)的脫水筒是利用離心運(yùn)動(dòng)把濕衣服甩干的。把濕衣服放在脫水筒里，筒轉(zhuǎn)得慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以提供所需向心力F；當(dāng)筒轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以提供所需向心力F，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)網(wǎng)孔，飛到筒外面。 （2）在水平公路上行駛的汽車(chē)，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力是由車(chē)輪與路面間的靜摩擦力提供的，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需向心力F大于最大靜摩擦力，汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用 教師點(diǎn)拔：

24、向心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因。 （4）當(dāng)Fn＝0時(shí)，即向心力消失時(shí)，半徑R趨于無(wú)限大，物體將沿切線(xiàn)方向飛出。所以，向心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因是向心力多余和不足。 【小試身手9】（B級(jí)）質(zhì)量為m的汽車(chē)，在半徑為20 m的圓形水平路面上行駛，最大靜摩擦力是車(chē)重的0.5倍，為了不使輪胎在公路上打滑，汽車(chē)速度不應(yīng)超過(guò)__10_m/s。（g =10 m/s2） 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】快速過(guò)彎速度控制 【教師搜索視頻】最好的超級(jí)摩托車(chē)比賽. 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】目擊驚險(xiǎn)的彎道翻車(chē) 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】漂移小聚 【思維風(fēng)暴2】（C級(jí)）上海首屆一級(jí)方程式賽車(chē)比賽在2004年9月26日舉行. 在

25、一級(jí)方程式汽車(chē)大賽中，一輛賽車(chē)的總質(zhì)量為m，一個(gè)路段的水平轉(zhuǎn)彎半徑為R，賽車(chē)轉(zhuǎn)此彎時(shí)的速度為v，賽車(chē)形狀都設(shè)計(jì)得使其上下方空氣有一壓力差——?dú)鈩?dòng)壓力，從而增大了對(duì)地面的正壓力.正壓力與摩擦力的比值叫側(cè)向附著系數(shù)，以表示，要上述賽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)不側(cè)滑，則需要多大的氣壓動(dòng)力？ 學(xué)生展示：對(duì)物體受力分析可知，正壓力，其中表示氣動(dòng)壓力.，根據(jù)牛頓第二定律，可得，聯(lián)立解得，氣壓動(dòng)力。 教師點(diǎn)拔：水平轉(zhuǎn)彎僅僅依靠正常靜摩擦力所能達(dá)到的最大速度較小，因此一級(jí)方程式賽車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)增加了氣動(dòng)壓力，雖然仍靠靜摩擦力提供向心力，但此時(shí)最大靜摩擦力已經(jīng)變大．這樣可以保證賽車(chē)高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不側(cè)滑． 【小試身手10】（C級(jí)）右圖

26、是一全自動(dòng)洗衣機(jī)中的脫水桶，脫水桶的直徑為38cm，脫水桶工作時(shí)的轉(zhuǎn)速為820 r/min，剛脫水桶工作時(shí)衣服所具有的向心加速度為多少？是重力加速度的幾倍？為什么脫水桶能使衣服脫水？ 學(xué)生展示：脫水桶工作時(shí)衣服緊靠脫水桶壁，衣服與脫水桶一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。衣服所具有的向心加速度為1401 m/s2，是重力加速度的143倍。由此可見(jiàn)，一個(gè)水滴它需要的向心力，大約是其自身重力的143倍，衣服不可能提供給水滴這樣大的向心力，于是水與衣服就分離了，并從棉壁的小孔中飛出去。 教師點(diǎn)拔：我們通過(guò)量的角度具體闡述了物體為什么做離心運(yùn)動(dòng)。同學(xué)們計(jì)算做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，而實(shí)際上衣服不可能提供水滴這么大的

27、力，自然水滴就做了離心運(yùn)動(dòng)了。 【變式訓(xùn)練4】（B級(jí)）在注滿(mǎn)水的玻璃管中放一個(gè)乒乓球，然后再用軟木塞封住管口，將此玻璃管放在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(pán)上，且保持與盤(pán)相對(duì)靜止，如圖所示。則乒乓球會(huì)（ ） A．向外側(cè)運(yùn)動(dòng)威者 B．向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng) C．保持不動(dòng) D．條件不足，無(wú)法判斷 學(xué)生展示：注滿(mǎn)水的玻璃管在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于水需要的向心力不足，所以水做離心運(yùn)動(dòng)，向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，所以乒乓球?qū)⑾騼?nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，B正確。 【思維風(fēng)暴3】（C級(jí)）如圖所示，在水平固定的光滑平板上，有一質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)P，與穿過(guò)中央小孔H的輕繩一端連著。平板與小孔是光滑的，用手拉著繩子下端，使質(zhì)點(diǎn)做半徑為r的，角速度為w的勻速圓

28、周運(yùn)動(dòng)。若繩子迅速放松至某一長(zhǎng)度R而拉緊，質(zhì)點(diǎn)就能在以半徑為R的圓周上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求質(zhì)點(diǎn)由半徑r到R所需的時(shí)間。 學(xué)生展示：質(zhì)點(diǎn)P以H點(diǎn)為圓心，以r為半徑，角速度w 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其線(xiàn)速度為v＝rw。突然松弛后，向心力消失，質(zhì)點(diǎn)沿切線(xiàn)方向飛出，以v做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，直到線(xiàn)被拉直。如圖所示為俯視圖。質(zhì)點(diǎn)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移，則質(zhì)點(diǎn)由半徑為r到R所需的時(shí)間為。 教師點(diǎn)拔：理想的離心運(yùn)動(dòng)為勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而離心的過(guò)程需要使用降維法作出平面圖。 『教與學(xué)的設(shè)計(jì)』離心現(xiàn)象也是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻可以讓學(xué)生感受離心現(xiàn)象，學(xué)會(huì)從動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行分析成因。而離心運(yùn)動(dòng)與近心運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，理想的

29、離心運(yùn)動(dòng)是沿切向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而一般地離心運(yùn)動(dòng)也可以引導(dǎo)學(xué)生從曲率半徑變化的角度進(jìn)行分析，如水平轉(zhuǎn)彎有，更大的速度將有更大的曲率半徑。 （四）、反思小結(jié) 拓展提升 r R P H w r s R 學(xué)生展示：歸納勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析的解題步驟 1、明確研究對(duì)象，確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，找到圓心和半徑。 2、確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力。 3、建立以向心方向?yàn)檎较虻淖鴺?biāo)，找出向心方向的合外力，根據(jù)向心力公式列方程。 4、解方程，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論。 教師點(diǎn)拔：圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題實(shí)質(zhì)是

30、牛頓定律的在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵是對(duì)作圓周運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析，找到指向圓心的合力（可以是一個(gè)力或幾個(gè)力的合力）。（1）物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)均有向心加速度，其運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算方法是，R為曲率半徑。（2）任何加速度均由力產(chǎn)生，所以向心加速度是由物體所受垂直于v方向的合外力產(chǎn)生的，它仍是牛頓第二定律的應(yīng)用。（3）而且離心現(xiàn)象的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)，是一種供需平衡破壞與重建。 『教與學(xué)的設(shè)計(jì)』小結(jié)階段大約為3分鐘，通過(guò)學(xué)生自我小結(jié)能使自已分析有章可循，教師總結(jié)提升，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)加深，知識(shí)能夠形成體系。也重點(diǎn)要突出學(xué)生的總結(jié)。 （五）、課后探究活動(dòng) 【第一學(xué)習(xí)小組】探究自行車(chē)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)

31、彎時(shí)，車(chē)速和車(chē)身的傾斜程度（內(nèi)傾角）的關(guān)系 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】環(huán)南中國(guó)海自行車(chē)大賽賽況 轉(zhuǎn)彎也是一種挑戰(zhàn) 【第二學(xué)習(xí)小組】蕩秋千時(shí)，你對(duì)秋千底座的壓力大小恒定嗎？請(qǐng)你想辦法實(shí)際驗(yàn)證一下，并解釋為什么？ 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】世界上最大的蕩秋千 【第三學(xué)習(xí)小組】請(qǐng)觀察一下，建筑工地上用來(lái)砸實(shí)地面的“電動(dòng)夯”工作時(shí)的情況：什么時(shí)候底座離開(kāi)地面？什么時(shí)候砸向地面？為什么會(huì)出這樣的結(jié)果？ 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】打夯機(jī) 【第四學(xué)習(xí)小組】調(diào)查公路、自行車(chē)賽道拐彎處的設(shè)計(jì)； 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】場(chǎng)地自行車(chē)比賽落幕最后兩金2009-10-21 【第五學(xué)習(xí)小組】學(xué)玩呼啦圈 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】搖呼啦圈牛人 破

32、吉尼斯 【第六學(xué)習(xí)小組】學(xué)玩搖骰子，探究其中的技巧與原理 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】慢鏡頭解析搖骰子 六、教學(xué)反思 圓周運(yùn)動(dòng)是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特殊情況，在生活中隨處可見(jiàn)，因此學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)時(shí)有知識(shí)基礎(chǔ)，也有感性認(rèn)識(shí)，因此，在實(shí)際課堂教學(xué)中就可以讓學(xué)生更多地參與到教學(xué)中來(lái)，從問(wèn)題的分析，到方法的總結(jié)、實(shí)驗(yàn)的演示，可以充分地體現(xiàn)生本理念；同時(shí)可利用網(wǎng)絡(luò)搜索，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)的渠道，發(fā)展學(xué)生交流合作能力。通過(guò)課堂實(shí)踐，本人也有以下幾點(diǎn)感受： 1．通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索可以極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣：俗話(huà)說(shuō)，興趣是最好的教師。網(wǎng)絡(luò)本身對(duì)學(xué)生就有極大的誘惑力，而且高一學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用有一定的基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)搜索并不陌生，就是沒(méi)

33、有經(jīng)常用于學(xué)習(xí)方面的搜索，因此，在課前給每一學(xué)習(xí)小組布置網(wǎng)絡(luò)搜索任務(wù)時(shí)，學(xué)生都很興奮。學(xué)生在任務(wù)地引領(lǐng)下從百度搜索開(kāi)始，從優(yōu)酷網(wǎng)、土豆網(wǎng)、新浪網(wǎng)等網(wǎng)站中下載了大量與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的視頻，小組分享后，每組推選一至兩個(gè)優(yōu)秀的視頻在班級(jí)進(jìn)行交流。而且本節(jié)內(nèi)容課后的探究活動(dòng)安排更是讓學(xué)生忙得不亦樂(lè)乎。學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)得有趣，課堂中沒(méi)有了開(kāi)小差的學(xué)生，課后也沒(méi)有應(yīng)差式的“作業(yè)”，不少同學(xué)同時(shí)也學(xué)會(huì)使用迅雷、快車(chē)等工具進(jìn)行下載方法，并且學(xué)會(huì)了視頻剪輯。 2、展示課教學(xué)可以真正突出學(xué)生的主體地位：以學(xué)生為主體的教學(xué)不是上課教師多喊幾位同學(xué)回答問(wèn)題，上講臺(tái)板演等就行。本課以學(xué)生展示交流以主，教師則更多地成了引

34、導(dǎo)者、組織者，實(shí)際學(xué)生在課堂自主學(xué)習(xí)的時(shí)間占80%以上。要知道，課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的基本途徑，只有課堂上的主動(dòng)發(fā)展，才能讓學(xué)生獲得真正的主動(dòng)。我們現(xiàn)在物理課堂上就是讓學(xué)生由后臺(tái)走上前臺(tái)，變聽(tīng)為講，變演示實(shí)驗(yàn)為展示實(shí)驗(yàn)。在互動(dòng)中，每位學(xué)生都是在積極地思考、主動(dòng)地參與、踴躍地展示，學(xué)習(xí)熱情十分高漲。學(xué)生在愿學(xué)、樂(lè)學(xué)的氛圍中，學(xué)習(xí)積極性得到了極大的激發(fā)，主體地位得到了充分的體現(xiàn)。 3、課堂中要著重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力：高中物理教學(xué)中最主要的是引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法，即我們所說(shuō)的“授之以漁”，本課我讓學(xué)生先進(jìn)行課前合作學(xué)習(xí)，分工落實(shí)網(wǎng)絡(luò)搜索任務(wù)，課中再通過(guò)生生交流、師生交流，多方位地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力，充分

35、體現(xiàn)了教學(xué)重在授人以漁。從實(shí)踐中看，使用展示課取得了很好的效果。本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生分析向心力來(lái)源的能力，分析問(wèn)題時(shí)，課中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)做周?chē)\(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力情況分析，并讓學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)到求出物體沿半徑方向受到的合外力，就是提供給物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，特別明確就是牛頓定律在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。 4、強(qiáng)化小組建設(shè)是實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)的關(guān)鍵：4 Y' h" _7 d- _+ J/ A小組合作學(xué)習(xí)是新式課堂的重要組成部分，這種學(xué)習(xí)方式已被全校的師生所認(rèn)可和采納。組內(nèi)人員有序地開(kāi)展討論交流、動(dòng)手操作、探究活動(dòng)，每位同學(xué)既要積極承擔(dān)個(gè)人責(zé)任，又要密切配合，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，有效地完成小組學(xué)習(xí)任務(wù)，這樣新課程中的

36、三維目標(biāo)都在小組學(xué)習(xí)中得以實(shí)現(xiàn)。在課前預(yù)習(xí)階段，學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作查閱資料等為展示課做準(zhǔn)備。課堂上的預(yù)習(xí)交流與展示階段，我們采取對(duì)學(xué)與群學(xué)的學(xué)習(xí)方式，每一個(gè)學(xué)生的思維都積極地投入，相互補(bǔ)充、質(zhì)疑，1 E! \' K0 i2 C內(nèi)部論壇4 B# R* S$ W* a0 w& L1 ]: S通過(guò)討論與組內(nèi)、全班展示，每個(gè)人都展示了自己。除了知識(shí)、技能的熟練和提高，更重要的是滿(mǎn)足了學(xué)生強(qiáng)烈的表現(xiàn)欲，能力目標(biāo)與情感目標(biāo)在展示中、交流中悄然實(shí)現(xiàn)。 5、課堂應(yīng)該向課外延申；本課的教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念。對(duì)學(xué)生養(yǎng)成關(guān)注日常生活中的物理現(xiàn)象的習(xí)慣和形成學(xué)以致用的責(zé)任意識(shí)方面都起

37、到潛移默化的作用。我們采用了布置課前、課后基于互聯(lián)網(wǎng)的探究方式，將課堂延伸到45分鐘之外?？此啤巴骐娔X”，卻有任務(wù)的驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在玩后思考，使知識(shí)得到鞏固，能力得到提高。課外本課教師自拍本地視頻（高速公路出口設(shè)計(jì)），其實(shí)也可讓學(xué)生自拍實(shí)驗(yàn)、生活等視頻，課中與大家一起分享。 6、本課顯著的兩大問(wèn)題： （1）課堂教學(xué)預(yù)設(shè)多，生成少：本課由于題目事先也為學(xué)生設(shè)定好了，學(xué)生本課只需要解決這幾個(gè)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的題就行，因此，在課堂中學(xué)生的問(wèn)題多數(shù)仍然集中在題目的理解等方面，少有其他發(fā)散性，啟發(fā)性的問(wèn)題，學(xué)生的質(zhì)疑也偏少，課堂中生成的內(nèi)容極少。 （2）課堂教學(xué)觀察多，思考少：學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索的內(nèi)容水平參差

38、不齊，看熱鬧的多，思考的深度不夠，對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)成因未能系統(tǒng)化理解，還沒(méi)有建立良好的圓周運(yùn)動(dòng)模型； 七、教師個(gè)人介紹 省份： 江蘇省 學(xué)校：江蘇省揚(yáng)州市寶應(yīng)縣中學(xué) 姓名：劉益民 通訊地址：江蘇省揚(yáng)州市寶應(yīng)縣中學(xué) 郵編：225800 職稱(chēng)： 中學(xué)高級(jí) 寶應(yīng)縣“學(xué)科帶頭人”、 寶應(yīng)縣特級(jí)教師培養(yǎng)對(duì)象、揚(yáng)州市中青年教學(xué)骨干、江蘇省物理奧林匹克高級(jí)教練員、寶應(yīng)縣中學(xué)物理奧賽主教練。曾獲江蘇省中學(xué)物理教學(xué)改革創(chuàng)新大賽高中組一等獎(jiǎng)，縣優(yōu)秀教育工作者、縣優(yōu)秀班主任等。所撰寫(xiě)的論文有七十多篇在省“師陶杯”，及省教育學(xué)會(huì)與教研室等組織的論文評(píng)比中獲獎(jiǎng)，另有近二十篇論文發(fā)表在國(guó)家級(jí)核心期刊上。 --------------------------------------------------