太原师范学院本科毕业生教育实习教案 2009年03月10日(星期二)第4节原任课教师薛立珠 实习班级 214 实习科目 高一物理 教学内容 58生活中的圆周运动 (一)知识目标: 1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。 2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。 3、会在具体问题中分析向心力的来源。 (二)能力目标 1、培养学生的分析能力、综合能力和推理能力,明确解决实际问题的 教学目的思路和方法 2、激发参与科技活动的热情,善于将物理知识应用于生活和生产实践 (三)情感、态度、价值观: 1.通过对几个实例的分析,使学生明确具体问题必须具体分析,理解 物理与生活的联系,学会用合理、科学的方法处理问题 2.通过离心运动的应用和防止的实例分析.使学生明白事物都是一分 二的,要学会用一分为二的观点来看待问题 3.养成良好的思维表述习惯和科学的价值观 (一)教学重点 1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式 重点 2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例 难点 3、在具体问题中能找到向心力,并结合牛顿运动定律求解有关问题 (二)教学难点: 1、具体问题中向心力的来源 2、关于对临界问题的讨论和分析 现代化 教师启发、引导,讲授法、分析归纳法、推理法、分层教学法;讨论、 教学手段 流学习成果
太原师范学院本科毕业生教育实习教案 2009 年 03 月 10 日 （星期二） 第 4 节 原任课教师 薛立珠 实习班级 214 实习科目 高一物理 教学内容 5.8 生活中的圆周运动 教学目的 （一）知识目标： 1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。 2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。 3、会在具体问题中分析向心力的来源。 （二）能力目标： 1、培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的 思路和方法 2、激发参与科技活动的热情，善于将物理知识应用于生活和生产实践 中。 （三）情感、态度、价值观： 1．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解 物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题． ． 2．通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事物都是一分 为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题． 3．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观． 重点 难点 （一）教学重点： 1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式 2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例 3、在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题。 （二）教学难点： 1、具体问题中向心力的来源。 2、关于对临界问题的讨论和分析 现代化 教学手段 教师启发、引导，讲授法、分析归纳法、推理法、分层教学法；讨论、 交流学习成果
(一)引入新课 首先:复习匀速圆周运动知识点(提问) ①描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系. ②从动力学角度对匀速圆周运动的认识。 其次:听学生的回答,点评并总结。 导入:本节课我们通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应 用 教 (二)进行新课 1、铁路的弯道 (多媒体课件)模拟在平直轨道上匀速行驶的火车,然后投影出课本第56页的 图 学 6.8—1并提出问题 1.火车受几个力作用? 2.这几个力的关系如何? 教师引导回答,火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力.且四个力合力为零, 其中重力和支持力的合力为零,牵引力和摩擦力的合力为零 过 过渡:那火车转弯时情况会有何不同呢? 多媒体课件:模拟平直轨道火车转弯情形.提出问题: 1.转弯与直进有何不同? 2.画出受力示意图,并结合运动情况分析各力的关系 程 学生回答,教师引导:转弯时合外力不为零,即需要提供向心力,而平直路 前行不需要.那么火车转弯时是如何获得向心力的?进一步受力分析得:需增加 的一个向心力(效果力),由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提 提出问题:挤压的后果会怎样? 学生回答,教师引导:由于火车质量、速度比较大,故所需向心力也很大.这 样的话,轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大,导致的后果是铁轨容易损坏,轨 缘也容易损坏 设疑引申:那么应该如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论,提 出可行的解决方案,并画出受力图,加以定性说明 交流与讨论 学生发挥自己的想象能力,结合知识点设计方案.结合受力图发表自己的见
教 学 过 程 （一）引入新课 首先：复习匀速圆周运动知识点（提问） ①描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系. ②从动力学角度对匀速圆周运动的认识。 其次：听学生的回答，点评并总结。 导入：本节课我们通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应 用。 （二）进行新课 1、铁路的弯道 (多媒体课件)模拟在平直轨道上匀速行驶的火车，然后投影出课本第 56 页的 图 6．8—1 并提出问题： 1．火车受几个力作用? 2．这几个力的关系如何? 教师引导回答，火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．且四个力合力为零， 其中重力和支持力的合力为零，牵引力和摩擦力的合力为零． 过渡：那火车转弯时情况会有何不同呢? 多媒体课件：模拟平直轨道火车转弯情形．提出问题： 1．转弯与直进有何不同? 2．画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系． 学生回答，教师引导：转弯时合外力不为零，即需要提供向心力，而平直路 前行不需要．那么火车转弯时是如何获得向心力的?进一步受力分析得：需增加 的一个向心力(效果力)，由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提 供． 提出问题：挤压的后果会怎样? 学生回答，教师引导：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大．这 样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨 缘也容易损坏． 设疑引申：那么应该如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论，提 出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明． [交流与讨论] 学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案．结合受力图发表自己的见 解……
师:刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分,方案设计得也很好,下面我 们择其一的示意图来共同分析、说明. 投影学生的受力图,进行定性分析: 如图6.8-1所示.(PPT示) 火车受的重力和支持力的合力提供向心力,对内外轨都无挤压,这样就达到 了保护铁轨的目的.这也是我们实际中火车拐弯处的情况 强调说明:向心力是水平的 师:请同学们运用刚才的分析进一步讨论:实际的铁路上为什么转弯处的半 径和火车运行速度有条件限制? 分析后结论: 、火车轨道外轨略高于内轨,重力,弹力的合力提供向心力。 2、火车拐弯必须以某一确定的速度行驶,这样才会对外轨和内轨无作用力。 3、当火车速度过大,仅靠重力与弹力的合力不足以提供这么大的向心力, 教|因此,将会对内轨有挤压作用。 4、火车速度过小,将会对内轨有挤压作用 二、拱形桥 学 播放录像,交通工具(自行车、汽车等)过拱形桥 投影问题情境:质量为m的汽车在拱形桥上以速度t行驶,若桥面的圆弧半 径为R,试画出受力分析图,分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力 过 学生分析,教师引导叙述:在最高点,对汽车进行受力分析,确定向心力的 来源;由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力:由牛顿第三定律求出桥 面受到的压力.FN=Gmy2可见,汽车对桥的压力FN小于汽车的重力G, 程 并且压力随汽车速度的增大而减小 提问:请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时,汽车的速度有 多大,当汽车的速度大于这个速度时,会发生什么现象? 学生分析,教师引导叙述:把F'N=0代人上式可得,此时汽车的速度为,当 汽车的速度大于这个速度时,就会发生汽车飞出去的现象.这种现象我们在电影 里看到过 接着分析:好,下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时,汽车对桥的 压力比汽车的重力大些还是小些 分析:在最低点,合外力指向圆心,此时支持力大于重力 点评:通过对匀速圆周运动的实例分析,渗透理论联系实际的观点,提高学 生分析和解决问题的能力
教 学 过 程 师：刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分，方案设计得也很好，下面我 们择其一的示意图来共同分析、说明． 投影学生的受力图，进行定性分析； 如图 6．8—l 所示． （ PPT 示） 火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到 了保护铁轨的目的．这也是我们实际中火车拐弯处的情况。 强调说明：向心力是水平的． 师：请同学们运用刚才的分析进一步讨论：实际的铁路上为什么转弯处的半 径和火车运行速度有条件限制? 分析后结论： 1、火车轨道外轨略高于内轨，重力，弹力的合力提供向心力。 2、火车拐弯必须以某一确定的速度行驶，这样才会对外轨和内轨无作用力。 3、当火车速度过大，仅靠重力与弹力的合力不足以提供这么大的向心力， 因此，将会对内轨有挤压作用。 4、 火车速度过小，将会对内轨有挤压作用。 二、拱形桥 播放录像，交通工具(自行车、汽车等)过拱形桥． 投影问题情境：质量为 m 的汽车在拱形桥上以速度 t 行驶，若桥面的圆弧半 径为 R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力． 学生分析，教师引导叙述：在最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的 来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力：由牛顿第三定律求出桥 面受到的压力．F’N=G—mv2 /r 可见，汽车对桥的压力 F’N 小于汽车的重力 G， 并且压力随汽车速度的增大而减小． 提问：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有 多大．当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象? 学生分析，教师引导叙述：把 F’N=0 代人上式可得，此时汽车的速度为，当 汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象．这种现象我们在电影 里看到过． 接着分析：好，下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的 压力比汽车的重力大些还是小些． 分析：在最低点，合外力指向圆心，此时支持力大于重力。 点评：通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学 生分析和解决问题的能力．
例1:一辆质量m=20t的小轿车,驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面,重 力加速度g=10m/s.求 (1)若桥面为凹形,汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面压力 是多大? (2)若桥面为凸形,汽车以IOm/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力 是多大 (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力 解:(1)汽车通过凹形桥面最低点时,在水平方向受到牵引力F和阻力f.在 竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力G=mg,如图6.8-2所示.圆 强形轨道的圆心在汽车上方,支持力N与重力G=mg的合力为N-mg,这个合 力就是汽车通过桥面最低点时的向心力,即F向N1mg.由向心力公式有: Ni-mg=mv2/R 分析后结论:汽车过拱形桥,压力随着速度的增大而减小,当时,恰好对桥 教|无压力,再大,汽车将“飞“起来。过凹形桥,压力比重力大 3、航天器中的失重现象 教师引导:从刚才研究的一道例题可以看出,当汽车通过拱形桥凸形桥面顶 学点时,如果车速达到一定大小,则可使汽车对桥面的压力为零,如果我们把地球 想象为特大的“拱形桥”,则情形如何呢?会不会出现这样的情况;速度达到一定 程度时,地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯 过|体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉? 学生独立分析以上提出的问题,并在练习本上画出受力分析图,尝试解答 投影学生推导过程,引导学生间交流、讨论 程 师:刚才同学们交流、讨论的问题即为课本第58页上面的“思考与讨论”, 该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现,不过不是在汽车上,而是在航天飞 机中 投影;假设宇宙飞船质量为M,它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动, 其轨道半径近似等于地球半径R,航天员质量为m,宇宙飞船和航天员受到的地 球引力近似等于他们在地面上的重力.试求座舱对宇航员的支持力.此时飞船的 速度多大?通过求解.你可以得出什么结论? 生:通过整体法对宇宙飞船受力分析,并运用牛顿第二定律可解得:宇宙飞 船的速度为,再对宇航员进行分析可得.此时座椅对宇航员的支持力为零.即航 天员处于失重状态 教师投影部分学生的推导过程,听取学生见解,并点评、总结.指出上面的 分析仅仅是针对圆轨道而言的.其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器 中,都是一个完全失重的环境
教 学 过 程 例 1：一辆质量 m=2.0t 的小轿车，驶过半径 R=90m 的一段圆弧形桥面，重 力加速度 g=10m／s 2．求： (1)若桥面为凹形，汽车以 20m／s 的速度通过桥面最低点时，对桥面压力 是多大? (2)若桥面为凸形，汽车以 l0m／s 的速度通过桥面最高点时，对桥面压力 是多大? (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力 解：(1)汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力 F 和阻力 f．在 竖直方向受到桥面向上的支持力 N1 和向下的重力 G＝mg，如图 6．8—2 所示．圆 强形轨道的圆心在汽车上方，支持力 Nl 与重力 G=mg 的合力为 N1—mg，这个合 力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即 F 向=N1—mg．由向心力公式有： N1—mg= mv2 /R 分析后结论：汽车过拱形桥，压力随着速度的增大而减小，当时，恰好对桥 无压力，再大，汽车将“飞”起来。过凹形桥，压力比重力大。 3、航天器中的失重现象 教师引导：从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶 点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零．如果我们把地球 想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢?会不会出现这样的情况；速度达到一定 程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯 体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉? 学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答． 投影学生推导过程，引导学生间交流、讨论． 师：刚才同学们交流、讨论的问题即为课本第 58 页上面的“思考与讨论”， 该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞 机中． 投影；假设宇宙飞船质量为 M，它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动， 其轨道半径近似等于地球半径 R，航天员质量为 m，宇宙飞船和航天员受到的地 球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的 速度多大?通过求解．你可以得出什么结论? 生：通过整体法对宇宙飞船受力分析，并运用牛顿第二定律可解得：宇宙飞 船的速度为，再对宇航员进行分析可得．此时座椅对宇航员的支持力为零．即航 天员处于失重状态． 教师投影部分学生的推导过程，听取学生见解，并点评、总结．指出上面的 分析仅仅是针对圆轨道而言的．其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器 中，都是一个完全失重的环境．
点评:通过实例分析,让学生了解到航天器中的失重现象.学习知识的同时 激发学习物理学的兴趣 4、高心运动 提出问题:做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用,它会怎样运动呢?如 果物体受的合力不足以提供向心力,它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因 学生思考,教师引导:(听取学生代表的发育,点评、总结)如果向心力突然 消失,物体由于惯性,会沿切线方向飞出去.如果物体受的合力不足以提供向心 力,物体虽不能沿切线方向飞出去.但会逐渐远离圆心.这两种运动都叫做离心 运动 讨论与思考 提问 1、请同学们结合生活实际,举出物体做离心运动的例子 教 2、在这些例子中,离心运动是有益的还是有害的? 3、你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗? 教师听取学生见解,点评、总结.并投影出“洗衣机脱水时”和“高速运动的 学汽车转弯时的多媒体课件 点评:培养学生观察生活的良好品质,培养学生发现问题、解决问题的主动 求知的意识 过 (三)课堂总结 教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同 程|学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。 学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑 板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方 自评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。 教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他 们自己的知识框架
教 学 过 程 点评：通过实例分析，让学生了解到航天器中的失重现象．学习知识的同时 激发学习物理学的兴趣． 4、离心运动 提出问题：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如 果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因． 学生思考，教师引导：(听取学生代表的发育，点评、总结)如果向心力突然 消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出去．如果物体受的合力不足以提供向心 力，物体虽不能沿切线方向飞出去．但会逐渐远离圆心．这两种运动都叫做离心 运动． [讨论与思考] 提问： 1、请同学们结合生活实际，举出物体做离心运动的例子． 2、在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的? 3、你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗? 教师听取学生见解，点评、总结．并投影出“洗衣机脱水时”和“高速运动的 汽车转弯时”的多媒体课件． 点评：培养学生观察生活的良好品质，培养学生发现问题、解决问题的主动 求知的意识． （三）课堂总结 教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同 学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。 学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑 板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。 自评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。 教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他 们自己的知识框架
