沪科版必修二 物理：2.3《圆周运动的案例分析》教案

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2.3圆周运动的案例分析
一、教学目标
1、知识与技能
（1）知道当物体做匀速圆周运动时，物体所受的合外力提供了向心力，会在具体问题中分析向心力的来源。
（2）掌握运用牛顿运动定律，求解有关匀速圆周运动的动力学问题。
（3）知道向心力和向心加速度的公式也适合于变速圆周运动。
2、过程与方法
（1）学生亲身经历与实验验证相结合的过程。
（2）由特殊推广到一般的思维过程。
3、情感、态度与价值观
（1）培养学生对物体过程的表达能力。
（2）培养学生从实际问题中抽象出物理模型的能力。
二、设计思路
《圆周运动的案例分析》是《研究圆周运动》这一章中有关知识的具体应用，因此十分关键。在授课过程中引导学生分析具体问题，提出解救方法，并能从具体问题中抽象出物理模型是最为关键的。
三、教学重点、难点
重点：关于圆周运动的分析思路。
难点：从具体问题中抽象出物理模型。
四、教学资源
实验仪器：“过山车”模型，“水流星”模型。
教学设备：笔记本电脑
五、教学设计

教师活动 学生活动 点评
一、知识准备
复习向心力、向心加速度。
回顾上一节课的有关知识，能写出向心力、向心加速度的表达式，并能说出各个量的物理意义。（与具体问题相联系）
关于向心力、向心加速度的表达式由学生自行完成后，提问个物理量的意义。
教师活动 学生活动 点评
二、新课引入
你坐过“过山车”吗？你感到害怕吗？在最高点和最低点你有什么感受？请你介绍一下你的感受。
学生回答、描述，其他学生可以补充。（惊险场面以及在最高点和最低点的受力情况）
这样引入贴近学生的实际生活，易将学生引入课堂。
三、讲授新课
为了更好地分析这个问题，我们将“过山车”进行简化。
案例1、分析游乐场中圆周运动
演示实验“过山车”模型。（从不同高度落下） 分析：从实际情况怎样抽象到物理模型？
描述物理现象。 培养学生的抽象思维能力。
培养学生的语言表达能力以及用物理语言叙述物理过程的能力。
在运动过程中，在最高点小球可能离开轨道，那么在什么情况下，小球能完成竖直平面内的圆周运动？ 学生分析在运动过程中小球的受力。（重点是分析小球在最高点和最低点的受力情况）
让学生从感性认识发展到理性认识，锻炼他们分析问题的能力。

小球在最高点不掉下来的条件是什么？ 学生分析、讨论。 让学生通过相互讨论，培养他们团结协作的精神，培养分析临界问题的能力。
设小球的质量为m，轨道半径为R，小球经过最高点的速度为v，轨道给小球的支持力为FN，那么又可以如何处理？ 与上面得到的结论相结合，在具体物理环境中分析小球的运动。 培养学生独立自主和相互协作的精神，完成小球在最高点和最低点的分析处理。
（ ）
小球经过最高点的速度若大于、等于或小于 ，小球的运动情况会怎样？ 联系分析，并与演示实验中的现象相联系。 加强对的理解，并能判断在什么情况下小球能完成竖直平面内的圆周运动。
分析竖直平面内运动运动的绳模型。
[来源:21世纪教育网]
教师活动 学生将圆周运动由特殊推广到一般情形。21世纪教育网

学生活动 培养学生整合知识的能力，并能用来解决典型的圆周运动问题和实际问题。（注意模型的抽象）
点评
小球在竖直平面内的圆周运动，并不是一个匀速圆周运动，那我们怎样分析？ 学生思考、交流，得出结论 将匀速圆周运动的知识进行推广到非匀速圆周运动。
让学生自行分析小球在最低点的运动情况。 学生分析、思考、交流。 培养学生独立思考和处理问题的能力。
再从一般回归特殊。
实际过山车怎样保证乘客的安全？
对此模型进行总结。 学生分析、讨论
总结由学生完成，学生补充。（教师仅仅是起引导作用） 理论联系实际，分析学生身边的物理情景
培养学生整合物理问题、物理模型的能力，加强学生的口头表达能力。
提出杆模型，引导学生分析。 学生分析杆模型，重点在与绳模型的区别。（特别在最高点） 培养学生演绎的能力，注意不同模型的区别。
案例2、研究运动物体转弯时的圆周运动
引导学生描述问题情景。 学生展示物理过程，表达出转弯时的感受。 从学生身边入手，贴近学生生活。
引导学生阅读课本，从课本中发现问题、分析问题、解决问题。（教师作个别辅导） 学生阅读、分析，完成学习任务。（可相互讨论、交流） 放手让学生自行处理教材，提高学生是阅读能力和自我处理问题的能力。
对本节课进行总结、归纳；布置作业。 学生总结，注意对两种模型中不同点的归纳。 培养学生归纳、总结问题的能力；加强对异同点的把握。
《圆周运动的案例分析》是圆周运动知识的一个具体应用，在整个章节中占有重要的地位，因此处理好这一节对整章的学习有至关重要的影响。本教案从实例中抽象出模型，再从模型中回归到实例，这样有利于学生对实例和模型的理解，有利于学生对实际物理问题的演绎，有利于学生对知识的掌握和应用；同时本教案中学生自主学习、分析、讨论、交流的机会很多，教师仅仅是引导学生，与学生一起参与学习过程，因此在课堂上可能有其他问题提出，教师应正确引导和处理这一问题，因为它是学生身上的闪光点。
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