分析具体问题中向心力的来源。
依据:学生常常误认为向心力是一种特殊的力,是做匀速圆周运动的物体另外受到的力,课本中明确指出这种看法是错误的,以及如何正确认识向心力的来源,并且对向心力的来源分析地比较仔细,因此教学中应充分重视这一点。
(五)难点
在具体问题中分析向心力来源,尤其是在火车转弯问题中。
突破办法:组织学生多讨论,多做练习,对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明,使学生更易理解。 二、教法分析
(一)教学方法:创设情景法,讨论法,推理法和分析归纳法。
(二)教学手段:多媒体辅助教学,主要PowerPoint演示文稿以及图片,并辅以视频。
多媒体使用说明:多媒体作为教学辅助手段,使空洞的语言描述得以形象地展现,增强学生的感性认识。 三、学法分析
通过展示图片、视频创设情境,以提问的方式引导学生展开问题的讨论,并归纳总结出结论。过程中体现“教师为主导,学生为主体”的教育思想。
让学生进入角色充当课堂教学的主体,帮助学生自觉、生动地进行思维活动。使学生既学到了知识又掌握了学习方法,既培养了能力又发展了智力。 四、课堂教学设计 (一)引课
复习提问圆周运动向心加速度、向心力相关知识,以及物体做匀速圆周运动和变速圆周运动向心力的来源。 请同学举例生活中的圆周运动,以此引入新课。 (二)新课教学主要过程 ●汽车过拱形桥的问题
通过提问,引导学生进入状态。
问题1:如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时,在竖直方向上受力如何? 问题2:如果汽车在拱形桥顶点静止时,桥面受到的压力如何?
问题3:如果汽车在拱形桥上,以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候,桥面受到的压力如何? 引导学生分析受力情况,并逐步求得桥面所受压力。 ..分析过程:
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(1) 确定研究对象; (2) 分析汽车的受力情况; (3) 找圆心;
(4) 确定F合即F向心力的方向; (5) 列方程,得结论。
2F向心力=G-FN=mvR2mv FN=mg-R
问题4:根据上式,结合前面的问题你能得出什么结论?
a、汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg; b、汽车行驶的速度越大,汽车对桥面的压力越小。
问题5:试分析如果汽车的速度不断增大,会有什么现象发生呢? 当速度不断增大的时候,压力会不断减小,当达到离”桥面。
问题6:汽车的速度比v如何)
汽车以大于或等于
v0=gR 时,汽车对桥面完全没有压力,汽车“飘
0=gR 更大呢?汽车会怎么运动?(提示,此时汽车受力、速度、加速度
v0的速度驶过拱形桥的最高点时,汽车与桥面的相互作用力为零,汽车只受重力,
v,因此汽车将做平抛运动。
又具有水平方向的速度的
问题7:如果是凹形桥,汽车行驶在最低点时,桥面受到的压力如何?
F向心力=FN-G=mvR2 FN=mg+mvR2问题8:前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点,凹形桥的最低点分别处于哪种状态?
超失重现象不只发生在竖直方向运动的物体上,而是竖直方向是否有加速度,与速度方向无关。 强调:汽车做的不是匀速圆周运动,我们仍使用了匀速圆周运动的公式,原因是向心力和向心加速度的公式对于高速圆周运动同样适用。
汽车过桥问题,实质上是物体在竖直平面内做圆周运动,由于物体所受重力的大小mg及方向(竖直向下)恒定不变,因此当物体经过圆周上各个不同位置时,重力对物体做圆周运动的作用是不同的。
此处可以引导学生分析竖直面内圆周运动在最高点和最低点以外的向心力的来源。
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●火车转弯的问题
展示火车沿直线运动情况,火车车轮的特殊结构。
问题1:请根据你了解的以及你刚才从图片中观察到的情况,说一说火车的车轮结构如何?轨道结构如何?
车轮内侧轮缘半径大于车轮半径,轨道将两车轮的轮缘卡在里面。 问题2:火车在平直的轨道上匀速行驶时,所受合力如何?
问题3:如果轨道是水平的,火车转弯时火车做曲线运动,所受外力怎么样?
问题4:如果轨道是水平的,火车转弯时,做曲线运动,需要的向心力由哪些力提供呢? 问题5:火车的质量很大,行驶的速度也不很小,如此长时间后,对轨道和列车有什么影响? 问题6:如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢? 提示:从分析向必力的来源着手。
设计 :使路面向圆心一侧倾斜一个很小的角度,使外轨略高于内轨,这样,重力和支持力的合力提供了向心力,外轨就不受轮缘的挤压了。
再次展示火车转弯时候的图片,提醒学生观察轨道的情况。 总结:
1、如果在转弯处使外轨道略高于内轨道,火车受力不是竖直的,而是斜向轨道的内侧。它与重力的合力指向圆心,成为使火车转弯的向心力。
2、如果根据R和火车行驶速度v适当调整内外轨道的高度差,使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供,这样外轨道就不再受轮缘的挤压了。
问题7:当轨道平面与水平面之间的夹角θ和转弯半径R确定的时候,速度多大时轨道不受挤压?
v=gRtanθ=gRsinθ=gRhL问题8:如果火车实际行驶的速度大于此速度时,向心力应该由哪些力提供?如果小于此速度又怎么样呢?
引申:公路转弯处路面的特点。 ●航天器中的失重现象
就教材58页“思考与讨论”展开讨论。
然后以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明,当飞船距地面高度为一、二百千米时,它的轨道半径近似等于地球半径R,航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重,除此之外,他还可能受到飞船座舱对他的支持力FN,引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力。
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mv2
F向心力=mg-FN=Rv2 FN=m(g-)R当
v=gR时,座舱对航天员的支持力F=0,航天员处于失重状态。
N总结: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。 此处观看1分钟视频。
说明:因为在下一章《万有引力与航天》中对此类问题有更详细的阐述,所以在此处仅作简单介绍,使学生简单了解。
(三)巩固练习
针对“汽车过桥”和“火车转弯”分别设计两道例题,再做两道拓展习题。 (四)课堂小结
请同学来完成,再进行适当补充。 (五)布置作业 五、板书设计
第八节 生活中的圆周运动
一、汽车过桥问题 二、火车转弯问题 受力分析图 受力分析图 计算式 计算式 必要的文字说明 必要的文字说明 三、航天器中的失重现象 板书设计说明:板书着重给学生做出规范的受力分析和解题示范,以及展示本节课主要内容。 六、教学效果预测
我想通过本节课的学习,学生对正确判断向心力的来源会有更清晰的认识,从而更加从容的解决圆周运动问题。
例题 《自由落体运动》说课
大田一中物理组:肖景养
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1.说教材
“自由落体运动”是高中物理“物体运动”一章的内容,教材的目的显然是把它作为匀变速直线运动的特例来处理。由于学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的印象很深,因此本节教材的重点和难点,在于不同物体下落的快慢是一样的以及不同物体在同一位置的重力加速度都是g。教材的思想体系是: (1) 通过毛线管(牛顿管)实验,证明在无阻力情况下物体下落快慢相同,并观察其轨迹是直线。
(2) 利用教材的闪光照片和数据表以及匀变速直线运动的研究方法,确定自由落体运动是匀变速的。 (3) 揭示重力加速度的概念,给出常用值。 (4) 归纳出其运动性质和运动规律,并能运用。
因此,教材的主体思想是,经过实验及分析,学习自由落体运动、重力加速度的概念以及自由落体运动的规律,以达到培养学生研究物理问题的方法和思维能力的目的。 2.说教学目标
根据教学大纲、教材内容和学生的认知特征,拟确定如下的教学目标
(1) 知识目标:通过实验观察、定义并理解自由落体运动的概
念和做自由落体运动的条件,并能用ΔS=aT2和教材的闪光照片及数据表,确定出自由落体运动是匀变速直线运动。引出重力加速度的概念,并能导出公式vt= gt和h=gt2/2。
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