《向心力的实例分析》教学设计
鲁科版教材 必修2第4章《匀速圆周运动》第3节
一、教学设计思路
通过前面的学习，学生已经知道做圆周运动的物体一定需要向心力，知道圆周运动中向心加速度的方向及表达式。对生活中遇到的与圆周运动相关的具体问题，学生还不能敏锐而熟练地运用圆周运动的方法来分析，还不能把“由运动特点分析受力特点、由受力特点推断运动特点”这样的动力学思想很好的应用到圆周运动问题中去，这恰好是本节课要解决的问题。
物理课堂要以提升学生思维能力为核心，渗透物理方法为重点。为调动起学生的思维积极性，使学生的思维有依托，呈现物理情景时宜采用“对比”的方式。学生在解决相似而不同的问题时，会渐渐体会到通用的学科方法。本节教学中采用：一个模型、多次变换；对比激疑、突出方法；理论分析、实验证实；方法运用等教学手段。
本节课所用到的方法是牛顿运动定律在曲线运动中的体现。研究圆周运动所涉及的思想方法，在万有引力定律、带电粒子在磁场或电场中运动的学习中会继续应用。因此本节课有承上启下的作用。本节内容是动力学思想的延伸，也是后续内容的基础。
二、教学目标
知识与技能
⑴会在具体问题中分析向心力的来源；
⑵能用牛顿第二定律定量地分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；
⑶熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的步骤和方法，并能将生活中简单的圆周运动实例转化成物理模型进行分析。
过程与方法
⑴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，提高学生的分析和解决问题的能力；
⑵运用启发式问题探索教学方法，激发学生的求知欲和探索动机；锻炼学生观察、分析、抽象、建模解决实际问题的方法和能力.
情感态度与价值观
⑴渗透“学以致用”的思想，体会学习的快乐，激发学生的学习热情和兴趣；
⑵鼓励学生探究日常生活中的圆周运动，培养其参与科技活动的热情和将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
三、重、难点分析
重点：分析具体问题中的向心力来源，并用牛顿第二定律解决生活中圆周运动的实际问题。
难点：对竖直方向圆周运动最高点临界问题的讨论和分析。
四、教学仪器
多媒体计算机、实物投影仪、自制火车车轮和轨道模型，凹凸桥实验装置、过山车模型等。
五、教学过程
1、讲新课之前先对匀速圆周运动的相关知识点做简要回顾
【导入】汽车转弯视频
启发学生思考，从而引入新课
汽车在直道和弯道上行驶，事故更容易发生在什么路段？为什么？
一、向心力公式的理解：
二|、转弯时的向心力
1、赛车水平路面转弯
进行受力分析，判断向心力的来源，给出寻找向心力基本方法。
（让学生计算上述练习，从而发现问题）
学生计算后发现：最大静摩擦力都不足以提供向心力，“供需不再平衡”。马上引导学生思考，这个问题能否提供解决方案。
研究与讨论：请设计一个方案让汽车沿轨道安全通过弯道？
学生们可能提供的方案：
①增大铁轨之间动摩擦因素（换轮胎，或将转弯路段建构的更粗糙）
②增大转弯半径
③减小转弯速度
④改变车道，将车道垫高
学生讨论后，由教师给出实际的火车转弯模型。
2、改变车道，汽车转弯
强调寻找向心力来源的方法：不共线的两个力的。
教师给出另一个方案：改良汽车
原理类似，分析计算
赛车以半径R匀速通过水平弯道，质量为m，弯道倾角为θ。 转弯过程刚好不受侧向摩擦力，赛车转弯的速度是多少？
（黑板板书，强调过程，寻找力与运动的关系）
火车转弯（进一步提升）
利用形象直观的火车车轮和轨道模型，讲解轮缘和侧压力。
（二）竖直面内的圆周运动
1、介绍凸形桥和凹形桥
教师带领学生分析凸形桥
拓展提升：汽车在最高点，当支持力刚好为零时，以后汽车将做什么运动？此时汽车的速度是多少？（讨论安全速度）
凹形桥交给学生独立完成
凹凸桥演示器
通过实验验证实验结论: 凸桥最高点mg>N
凹桥最低点 mg2、过山车模型
演示实验：过山车模型
学生独立完成;
在过山车模型中,质量为m的小球，若能通过竖直面内轨道最高点，最高点的速度应满足怎样的条件？（半径为r，重力加速度为g）
3、反馈练习
六、小结
七、作业
课后3、4、5题
