《圓周運動的實例分析》參賽教案設(shè)計

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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 《圓周運動的實例分析》參賽教案設(shè)計 劉益民論文 教科版高一物理·《圓周運動的實例分析》教案設(shè)計 一、教案背景 1．面向?qū)W生： 高中 2．課時：共2課時

2、 3．教材分析：本節(jié)是《勻速圓周運動》這一章的核心，它既是圓周運的向心力與向心加速度的具體應(yīng)用，也是牛頓運動定律在曲線運動中的升華，它也將為學(xué)習(xí)后續(xù)的萬有引定律應(yīng)用、帶電粒子在磁場中運動等內(nèi)容作知識與方法上的準(zhǔn)備。 4．學(xué)生分析：本人任教的縣中實驗班，學(xué)生基礎(chǔ)好、反應(yīng)快、動手能力強，對物理學(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，將會在極大的好奇心中學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，只是缺乏對實際圓周運動的深度分析，還沒有能將其上升至理論高度。 二、教學(xué)重點與難點 1．教學(xué)重點：結(jié)合圓周運動實例理解向心力不是一種特殊的力，同時學(xué)會分析實際的向心力來源，能用向心力公式解

3、決有關(guān)圓周運動的實際問題，其中包括分析橋模型中的超失重問題、圓錐擺模型與火車拐彎問題、水流星模型中“軌道約束”問題，以及離心運動問題等； 2．教學(xué)難點：理解做圓周運動的物體受到的向心力是一效果力，進而從受力分析角度尋求向心力的來源；圓周運動臨界問題中臨界條件的確定，以及圓周運動向心力供需關(guān)系匹配問題。 三、教學(xué)準(zhǔn)備 1．教師準(zhǔn)備：通過百度及其它網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)圖片、視頻、課件等，并對其進行選擇、整理，制作成PPT課件、資源庫（專題文件夾）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)會應(yīng)用向心力知識分析圓周運動實例； 2）、學(xué)習(xí)小組分工準(zhǔn)備與專題有關(guān)圓周運動小實

4、驗、網(wǎng)絡(luò)搜索圓周運動相關(guān)圖片與視頻； 四、教學(xué)方法 課前首先要求學(xué)生對導(dǎo)學(xué)案的預(yù)習(xí)，并且通過學(xué)生分組形式對生活中的圓周運動相應(yīng)問題進行課下探究，使學(xué)生在預(yù)習(xí)知識的同時，領(lǐng)略到將理論應(yīng)用于實際解決問題而帶來的成功樂趣。培養(yǎng)學(xué)生探究知識的欲望和學(xué)習(xí)興趣，提高在生活中的應(yīng)用物理的意識。而通過學(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，并且為了課堂的時效性，特要求每一個網(wǎng)絡(luò)視頻剪輯后播放時間不得超過一分鐘，并在課前拷貝到班級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)交流對圓周運動實例的認識、各小組通過網(wǎng)絡(luò)搜索的視頻及圖片

5、，然后請小組代表分組展示、講解自已的分析，提出自已的發(fā)現(xiàn)與疑問，教師在其中恰當(dāng)?shù)剡M行點拔，總結(jié)提升。并且通過師生互動，強化觀察和實驗，讓學(xué)生切實感受到物體做圓周運動的動力學(xué)原因。教師課堂中大膽地放手讓學(xué)生進行自主學(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，并且通過討論與辨析使學(xué)生理解方法，學(xué)會應(yīng)用。 本節(jié)圓周運動實例有四大專題：橋模型、圓錐擺模型、水流星模型，離心運動問題，因此安排兩課時，每節(jié)課解決兩個專題。 五、教學(xué)過程 （一）、目標(biāo)導(dǎo)航 『PPT展示』 1、會在具體實際問題中分析向心力的來源。 2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速

6、圓周運動。會分析求解變速圓周運動中，物體在特殊點的向心力和向心加速度。 3、明確解決實際圓周運動問題的思路和方法。 （二）、預(yù)習(xí)交流 『對學(xué)群學(xué)』學(xué)生進行預(yù)習(xí)交流時間，大約為4分鐘，教師在黑板上給六個學(xué)習(xí)小組分配上課展示任務(wù)，主要內(nèi)容以書面展示呈現(xiàn)。上課一開始，在教師明確本課學(xué)習(xí)目標(biāo)后，每一個小組成員在學(xué)科組長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)容先進行組內(nèi)展示討論，解決或整理自身疑難問題。然后有書面展示任務(wù)的組員上黑板板書，其余五名同學(xué)繼續(xù)采取對學(xué)與群學(xué)的形式交流預(yù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，全組人員有序地開展討論交流、清除大部分問題

7、，并將自己還未能理解與掌握的問題做好標(biāo)記，以便在全班展示時進行提問質(zhì)疑。 （三）、分組展示 『師生互動』這是本節(jié)課教與學(xué)的主要部分，時間大約為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，講解分析過程，剖析解題思路、小結(jié)與拓展方法等，同時也穿插播放網(wǎng)絡(luò)視頻，在小組代表展示過程同組同學(xué)可以適時地補充，其他組同學(xué)可以提出不同見解。同時，教師對一些關(guān)鍵點適當(dāng)總結(jié)與提升，也可通過網(wǎng)絡(luò)視頻補充介紹、進行實例分析，完善學(xué)生認知。 一．過橋問題 1．過拱橋 【小試身手1】（B級）質(zhì)量為m的汽車在拱橋上以速度v前進，橋面的圓弧半徑為 r，求汽車通過橋的最高點時對橋面的壓力。

8、學(xué)生展示：選汽車為研究對象，對汽車進行受力分析：汽車在豎直方向受到重力G和橋?qū)嚨闹С至作用，如圖所示，有，即。 又因支持力與汽車對橋的壓力是一對作用力與反作用力，所以有失重現(xiàn)象，當(dāng) 時，，即完全失重，當(dāng)時, 汽車將脫離橋面，發(fā)生危險。 【學(xué)生搜索視頻】拱橋——自行車過拱橋的向心力 教師點拔：上述過程中汽車雖然不是做勻速圓周運動，但我們?nèi)匀皇褂昧藙蛩賵A周運動的公式。原因是向心力和向心加速度的關(guān)系是一種瞬時對應(yīng)關(guān)系，即使是變速圓周運動，在某一瞬時，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）當(dāng)汽車通過橋面粗糙的拱形橋頂時拱形橋頂?shù)乃俣葹?0m/s時，車對

9、橋頂?shù)膲毫檐囍氐?/4，如果汽車行駛至該橋頂時剛好不受摩擦力作用，則汽車通過橋頂時速度應(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：車通過橋頂時重力mg和橋的支持力N的合力提供了汽車做圓周運動的向心力：，解得橋頂半徑。 （2）臨界分析：要使汽車通橋頂時剛好不受摩擦力，則汽車通過橋頂時車與橋面間的壓力剛好為零。此時由重力提供車過橋頂需要的向心力。，代入R得：。 【思維風(fēng)暴1】（C級）某同學(xué)設(shè)想駕駛一輛由火箭作為動力裝置的陸地太空兩用汽車在赤道沿地球自轉(zhuǎn)方向行駛，汽車

10、的行駛速度可以任意增加，當(dāng)汽車的速度增加到某值v（相對地面）時，汽車與地面分離成為繞地心做圓周運動的“航天汽車”，則下列說法正確的是（不計空氣阻力，取地球的半徑R=6400km，g=10m/s2）（Ｄ ） A．汽車在地面上速度增加時，它對地面的壓力增大 B．在此“航天汽車”上彈簧測力計無法測量力的大小 C．汽車離開地面時v值大小為7.9km/s D．“航天汽車”繞地心做圓周運動的線速度大小為8.0km/s 教師點拔：地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑，則速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零，即時。而在使用時，有不少同學(xué)會簡單地認為v是相對于地面的速度。其實v為

11、線速度，應(yīng)該是相對于圓周運動的圓心的速度。 2、汽車過凹橋： 【小試身手2】（B級）如圖所示，汽車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，而過凹坑容易爆胎。由受力分析可知，在凹坑的最低點，有，即，并且坑的半徑相當(dāng)越小，即時，越容易爆胎。 【學(xué)生搜索視頻】大坑有積水，轎車一進就爆胎 【教師搜索視頻】小汽車過平、凸、凹拱橋的實驗 『教與學(xué)的設(shè)計』在

12、實際討論車過拱橋或凹形橋最高點或最低點車對橋面的壓力時，學(xué)生易認為壓力的大小等于車所受重力的大小。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動實際。要解決這一難點，可以通過觀察網(wǎng)絡(luò)視頻，回憶過橋之感受，也通過實驗視頻慢放等功能直觀地感受在豎直面內(nèi)圓周運動所形成的超重與失重現(xiàn)象，同時，從理論上讓學(xué)生體會到直線運動是圓周運動的一個特例，因此直線運動的半徑無窮大，因此通過情況下沒有超重與失重現(xiàn)象。 二、圓錐擺模型問題 1．圓錐擺 【小試身手3】（B級）某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設(shè)施，其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上，繩子下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若

13、將人和座椅看成是一個質(zhì)點，則可簡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，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動，設(shè)繩長l=10m，質(zhì)點的質(zhì)量m=60kg，轉(zhuǎn)盤靜止時質(zhì)點與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m。轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動，此時繩與豎直方向的夾角θ=370。（不計空氣阻力及繩重，繩子不可伸長，sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2）求質(zhì)點與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動時轉(zhuǎn)盤的角速度及繩子的拉力； 學(xué)生展示：（1）如圖所示，對質(zhì)點受力分析可得：，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】在蘇州樂園玩免費的豪華波浪視頻 教師

14、點拔：“旋轉(zhuǎn)秋千”運動可以簡化為圓錐擺模型，而且圓錐擺的周期T只與擺球離懸點的高度h有關(guān)而與擺球的質(zhì)量無關(guān)。因為擺球受二力作用：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）在雙人花樣滑冰運動中，有時會看到被男運動員拉著的女運動員離開地面在空中做圓錐擺運動的精彩場面，目測體重為G女運動員做圓錐擺運動時和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算該女運動員（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、火車轉(zhuǎn)彎 火車在平直軌道上勻速行駛時，所受的合力等于零。當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時，它在水平方向做圓周運動。是什么力提供火車做圓周運動所需的向心力呢？ A、分析內(nèi)外軌等高時向心力的來源：此時火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。外軌對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、實際彎道處的情況: 實際轉(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】火車轉(zhuǎn)彎 【小試身手4】（C級）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)定火車通過這個彎道的速度為v，則內(nèi)外鐵軌的高度差應(yīng)該是多大才能使火車轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外軌均不受輪緣的擠壓？ 學(xué)生展示：火車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力由火車重力和軌道對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，可以近似的認為，得。 h 教師點拔：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 3：飛車走壁 【小試身手5】（B級）有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕

17、駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運動．如圖所示中粗線圓表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h．下列說法中正確的是（ D ） A．h越高，摩托車對側(cè)壁的壓力將越大； B．h越高，摩托車做圓周運動的向心力將越大； C．h越高，摩托車做圓周運動的周期將越??； D．h越高，摩托車做圓周運動的線速度將越大． 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】無錫梅園汽車摩托車飛車表演 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。 教師點拔：摩托車速度越大，r越大，其實就是種離心運動（下一課后要學(xué)的），而受力情況不變。 4：飛機盤旋 【小試身手6】（B級）已知

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

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）用長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)做圓周運動，成為“水流星”。求：（1）最高點水不流出的最小速度為 ；2）若過最高點時速度為3 m/s，此時水對桶底的壓力 。 學(xué)生展示：（1）在最高點水不流出的條件是重力不大于水做圓周運動所需要的向心力，即： 則所求最小速率。 （2）當(dāng)水在最高點的速率大于v0時，只靠重力提供向心力已不足，此時水桶底對水有一向下的壓力，設(shè)為N，由牛頓第二定律有，N＝2.6 N。由牛頓第三定律知，水對桶底的作用力N′＝N＝2.6 N，

20、方向豎直向上。 【學(xué)生實驗表演】學(xué)生使用優(yōu)樂美大杯裝滿水，自制水流星進行表演，讓多位學(xué)生參與； 教師點拔：對桶中的水，最高點有，則；對桶和水，最高點有，則也應(yīng)該有。這樣要使水不會潑出來．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．所以我們能夠看見令人眼花繚亂的表演了。而解決此類問題要抓住臨界狀態(tài)，找出臨界條件是關(guān)鍵。 【變式訓(xùn)練3】（C級） 如圖所示，桿長為L，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，已知在最高點處，桿對球的彈力大小為F=mg/2，求這時小球的瞬時速度大小。 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。 教師點拔：用桿固定小球使球繞桿另一端做圓周運動經(jīng)最高點時，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20120128吉尼斯中國之夜開汽車玩摩天輪浙江車手挑戰(zhàn)空翻； 【教師搜索視頻】過山車運動 【教師搜索圖片】廣州長隆歡樂世界 垂直過山車圖片 教師點拔：實際過山車也好，為了安全起見，均有安全帶輔助，且過山車是卡在軌道上的。 2．特技飛行 【小試身手8】（B級）飛行員駕機在豎直平面內(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、，求飛行在最高點和最低點時飛行員對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“黑鷹”特技飛行表演 『教與學(xué)的設(shè)計』豎直面內(nèi)的圓周運動，在受力分析時，重力也參與提供向心力，因此更需要學(xué)生耐心地進行受力分析，找出在圓周運動的最高點與最低點向心力的來源。而水流星現(xiàn)象學(xué)生均可參與，如讓班級女生試試，而過山車現(xiàn)象驚險刺激，部分學(xué)生尚未能親身經(jīng)歷其中強烈的超重與失重感，但通過網(wǎng)絡(luò)視頻也有所期待，而特技飛行也將曲線運動，連同圓周運動演繹到極致，學(xué)生在強烈的“親歷感”中獲取知識。注意繩桿模型的差別，可用班級的掃帚演示桿在最高點推或拉的不同原因。 四．離心現(xiàn)象 1

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

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

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

26、是一全自動洗衣機中的脫水桶，脫水桶的直徑為38cm，脫水桶工作時的轉(zhuǎn)速為820 r/min，剛脫水桶工作時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：脫水桶工作時衣服緊靠脫水桶壁，衣服與脫水桶一起做勻速圓周運動。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，一個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。 教師點拔：我們通過量的角度具體闡述了物體為什么做離心運動。同學(xué)們計算做圓周運動所需的向心力，而實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動了。 【變式訓(xùn)練4】（B級）在注滿水的玻璃管中放一個乒乓球，然后再用軟木塞封住管口，將此玻璃管放在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，且保持與盤相對靜止，如圖所示。則乒乓球會（ ） A．向外側(cè)運動威者 B．向內(nèi)側(cè)運動 C．保持不動 D．條件不足，無法判斷 學(xué)生展示：注滿水的玻璃管在做圓周運動時，由于水需要的向心力不足，所以水做離心運動，向外側(cè)運動，所以乒乓球?qū)⑾騼?nèi)側(cè)運動，B正確。 【思維風(fēng)暴3】（C級）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P，與穿過中央小孔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)點做半徑為r的，角速度為w的勻速圓

28、周運動。若繩子迅速放松至某一長度R而拉緊，質(zhì)點就能在以半徑為R的圓周上做勻速圓周運動。求質(zhì)點由半徑r到R所需的時間。 學(xué)生展示：質(zhì)點P以H點為圓心，以r為半徑，角速度w 做勻速圓周運動時，其線速度為v＝rw。突然松弛后，向心力消失，質(zhì)點沿切線方向飛出，以v做勻速直線運動，直到線被拉直。如圖所示為俯視圖。質(zhì)點做勻速直線運動的位移，則質(zhì)點由半徑為r到R所需的時間為。 教師點拔：理想的離心運動為勻速直線運動，而離心的過程需要使用降維法作出平面圖。 『教與學(xué)的設(shè)計』離心現(xiàn)象也是生活中常見的現(xiàn)象，通過網(wǎng)絡(luò)視頻可以讓學(xué)生感受離心現(xiàn)象，學(xué)會從動力學(xué)角度進行分析成因。而離心運動與近心運動是相對的，理想的

29、離心運動是沿切向做勻速直線運動，而一般地離心運動也可以引導(dǎo)學(xué)生從曲率半徑變化的角度進行分析，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：歸納勻速圓周運動實例分析的解題步驟 1、明確研究對象，確定它在哪個平面內(nèi)做圓周運動，找到圓心和半徑。 2、確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力。 3、建立以向心方向為正方向的坐標(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，對結(jié)果進行必要的討論。 教師點拔：圓周運動問題實質(zhì)是

30、牛頓定律的在曲線運動中的應(yīng)用，解決圓周運動問題的關(guān)鍵是對作圓周運動的物體進行受力分析，找到指向圓心的合力（可以是一個力或幾個力的合力）。（1）物體做曲線運動均有向心加速度，其運動學(xué)計算方法是，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』小結(jié)階段大約為3分鐘，通過學(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)生認識加深，知識能夠形成體系。也重點要突出學(xué)生的總結(jié)。 （五）、課后探究活動 【第一學(xué)習(xí)小組】探究自行車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)

31、彎時，車速和車身的傾斜程度（內(nèi)傾角）的關(guān)系 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】環(huán)南中國海自行車大賽賽況 轉(zhuǎn)彎也是一種挑戰(zhàn) 【第二學(xué)習(xí)小組】蕩秋千時，你對秋千底座的壓力大小恒定嗎？請你想辦法實際驗證一下，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】請觀察一下，建筑工地上用來砸實地面的“電動夯”工作時的情況：什么時候底座離開地面？什么時候砸向地面？為什么會出這樣的結(jié)果？ 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】打夯機 【第四學(xué)習(xí)小組】調(diào)查公路、自行車賽道拐彎處的設(shè)計； 【學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索】場地自行車比賽落幕最后兩金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 圓周運動是曲線運動的特殊情況，在生活中隨處可見，因此學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)時有知識基礎(chǔ)，也有感性認識，因此，在實際課堂教學(xué)中就可以讓學(xué)生更多地參與到教學(xué)中來，從問題的分析，到方法的總結(jié)、實驗的演示，可以充分地體現(xiàn)生本理念；同時可利用網(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。通過課堂實踐，本人也有以下幾點感受： 1．通過網(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：俗話說，興趣是最好的教師。網(wǎng)絡(luò)本身對學(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)，對網(wǎng)絡(luò)搜索并不陌生，就是沒

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，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動相關(guān)的視頻，小組分享后，每組推選一至兩個優(yōu)秀的視頻在班級進行交流。而且本節(jié)內(nèi)容課后的探究活動安排更是讓學(xué)生忙得不亦樂乎。學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)得有趣，課堂中沒有了開小差的學(xué)生，課后也沒有應(yīng)差式的“作業(yè)”，不少同學(xué)同時也學(xué)會使用迅雷、快車等工具進行下載方法，并且學(xué)會了視頻剪輯。 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)回答問題，上講臺板演等就行。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，實際學(xué)生在課堂自主學(xué)習(xí)的時間占80%以上。要知道，課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的基本途徑，只有課堂上的主動發(fā)展，才能讓學(xué)生獲得真正的主動。我們現(xiàn)在物理課堂上就是讓學(xué)生由后臺走上前臺，變聽為講，變演示實驗為展示實驗。在互動中，每位學(xué)生都是在積極地思考、主動地參與、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，即我們所說的“授之以漁”，本課我讓學(xué)生先進行課前合作學(xué)習(xí)，分工落實網(wǎng)絡(luò)搜索任務(wù)，課中再通過生生交流、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。從實踐中看，使用展示課取得了很好的效果。本節(jié)內(nèi)容重點是培養(yǎng)學(xué)生分析向心力來源的能力，分析問題時，課中引導(dǎo)學(xué)生對做周圍運動的物體進行受力情況分析，并讓學(xué)生清楚地認識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動的向心力，特別明確就是牛頓定律在曲線運動中的應(yīng)用。 4、強化小組建設(shè)是實現(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可和采納。組內(nèi)人員有序地開展討論交流、動手操作、探究活動，每位同學(xué)既要積極承擔(dān)個人責(zé)任，又要密切配合，發(fā)揮團隊精神，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)中得以實現(xiàn)。在課前預(yù)習(xí)階段，學(xué)生團結(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，我們采取對學(xué)與群學(xué)的學(xué)習(xí)方式，每一個學(xué)生的思維都積極地投入，相互補充、質(zhì)疑，1 E! \' K0 i2 C內(nèi)部論壇4 B# R* S$ W* a0 w& L1 ]: S通過討論與組內(nèi)、全班展示，每個人都展示了自己。除了知識、技能的熟練和提高，更重要的是滿足了學(xué)生強烈的表現(xiàn)欲，能力目標(biāo)與情感目標(biāo)在展示中、交流中悄然實現(xiàn)。 5、課堂應(yīng)該向課外延申；本課的教學(xué)設(shè)計充分體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。對學(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，讓學(xué)生在玩后思考，使知識得到鞏固，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），其實也可讓學(xué)生自拍實驗、生活等視頻，課中與大家一起分享。 6、本課顯著的兩大問題： （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有關(guān)圓周運動的題就行，因此，在課堂中學(xué)生的問題多數(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，對圓周運動動力學(xué)成因未能系統(tǒng)化理解，還沒有建立良好的圓周運動模型； 七、教師個人介紹 省份： 江蘇省 學(xué)校：江蘇省揚州市寶應(yīng)縣中學(xué) 姓名：劉益民 通訊地址：江蘇省揚州市寶應(yīng)縣中學(xué) 郵編：225800 職稱： 中學(xué)高級 寶應(yīng)縣“學(xué)科帶頭人”、 寶應(yīng)縣特級教師培養(yǎng)對象、揚州市中青年教學(xué)骨干、江蘇省物理奧林匹克高級教練員、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，縣優(yōu)秀教育工作者、縣優(yōu)秀班主任等。所撰寫的論文有七十多篇在省“師陶杯”，及省教育學(xué)會與教研室等組織的論文評比中獲獎，另有近二十篇論文發(fā)表在國家級核心期刊上。 --------------------------------------------------