《生活中的圆周运动》教学设计方案山西省大同市铁一中武丽芳教材分析：《生活中的圆周运动》这节课是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2第五章《曲线运动》中的第七节，也是该章最后一节。
本节是圆周运动的应用课，内容丰富。
教材中的每个例子的选择各有特点，具有代表性：火车的转弯用来分析水平面上的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥用来分析竖直面上的非匀速圆周运动；航天器中的失重现象研究圆周运动中的失重问题；离心运动则研究向心力不足时物体的运动趋势。
教材对向心力的分析比较仔细，目的在于通过具体实例的分析，使学生加深对向心力的理解，正确认识向心力的来源，纠正错误的认识。
教材对几个圆周运动实例的分析，体现着用牛顿第二定律分析向心力及圆周运动的力学问题的基本思路和方法，即先分析物体所受的力，找出向心力，然后根据牛顿第二定律列方程、解方程。
这时牛顿第二定律反映的是向心力和向心加速度的关系。
教材安排：本节内容安排2课时，这是第1课时的教学设计。
主要讲解水平面的匀速圆周运动和竖直面的非匀速圆周运动。
并在原有教材的基础上进行了适当扩展。
学情分析：在学习本节内容之前，学生已经学习了描述圆周运动的运动学物理量（如线速度、角速度、向心加速度等）和向心力等知识，已经掌握了学习本节课必备的物理基础知识。
圆周运动虽然是日常生活中的常见现象，但学生对此并没有深刻的了解，对圆周运动的认识感性的认识多，理性的认识少，不知道如何准确地、全面地分析这一运动现象。
大多数学生对向心力的理解还不够透彻、准确，常常误认为向心力是一种特殊的力，是做圆周运动的物体另外受到的一个力。
学生虽然已经能够熟练地应用牛顿第二定律分析直线运动问题，但应用牛顿第二定律分析圆周运动还是第一次，比较陌生，不习惯，不适应。
另外，高一阶段的学生，其思维习惯中形象思维占的比例还比较大，逻辑思维的能力有待进一步的开发和提高，对于物理学科特定的研究方法和分析方法有了一定的了解，但还不是非常的熟练，有待进一步地提高。
教学设计思路：在教学中采用由实际生活中的例子引入教学问题，以提高学生的学习兴趣。
学习完本节内容后，再拓展到生活中，了解桥梁的建筑，让学生期待用自己的知识为社会做贡献。
教学目标：（一）知识与技能目标：1．会在具体问题中分析向心力的来源．2．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例．3．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．（二）过程与方法目标：1．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．2．通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力．3．通过对生活现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力．（三）情感、态度与价值观目标：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．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观教学重点：1．理解向心力是一种效果力．2．在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题．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．3．对变速圆周运动的理解和处理．教学资源：幻灯片制作主要通过网络收集视频，图片等资料，通过编辑软件进行截取适当的部分，制作成教学资源。
教学资源的使用主要是1、为了引入课题2、将理论与实际生活相结合3、引发学生的思考，进行深入的研究。
教学流程图：教学过程：[复习提问导入]上节课我们学习了《向心力》的知识，回想一下，向心力的表达式怎么写？再问：向心力是根据什么命名的力？答：根据效果命名的。
问：我们在分析物体的受力时，分析向心力吗？答：不分析。
总结：虽然在对物体的受力分析中不分析向心力，但在圆周运动的具体实例中，关键是要弄清向心力的来源。
（向心力可以由一个力来提供，可以由几个力的合力来提供，也可以是一个力的分力提供。
）今后我们使用向心力的表达式时，要把它写成方程式。
也就是说，把提供向心力的力写在等号左边，把物体做圆周运动所需的向心力写在等号右边。
当供需平衡时，物体能够做匀速圆周运动。
圆周运动在生活中处处可见。
这节课，我们一起学习《生活中的圆周运动》。
[新课教学]出示本节课学习目标。
[板书]§5.7 生活中的圆周运动一、汽车、火车在水平面内转弯师：说起生活中的圆周运动，我们经常见到且比较熟悉的就是汽车转弯问题了。
请看图片，这是一辆赛车转弯的情景。
如果赛车转弯时，路面是水平面，请同学们分析一下，该赛车受到那些力，什么力提供给赛车做圆周运动的向心力？生：赛车受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、地面的静摩擦力。
静摩擦力提供向心力。
师：好。
同样，火车在转弯时，情况又如何呢？出示火车转弯的图片。
师：我们先了解一下火车车轮的构造。
介绍火车行驶时轮缘与铁轨间的关系，哪边是内轨，哪边是外轨。
师：如果火车在转弯的时候路面也是水平的，该火车受到那些力，什么力提供给火车做圆周运动的向心力？生：火车车受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、外轨对轮缘的水平弹力。
外轨对轮缘的水平弹力提供向心力。
师：外轨对轮缘的水平弹力提供向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？学生讨论，答案不唯一。
师：我们通过一道例题，分析一下，这种方法是否可取？[出示例题]例、火车速度为30m/s，弯道的半径r=900m，火车的质量m =8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？学生计算给出答案。
F =8×105N师：轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！如何解决这一问题呢？（停顿一段时间后展示赛车跑道图片）生：（观察和思考后）。
可以让路面倾斜。
师：（引导学生用物理知识分析）为什么让路面倾斜可以增加转弯的安全性。
生：（互相讨论、交流）。
公路倾斜以后重力和支持力的合力可以提供向心力。
师：仍以火车为例，当外轨略高于内轨时，火车转弯所需的向心力可以由重力和支持力的合力来提供。
师： 弯道的圆心在哪?生：火车在水平面转弯，圆心在水平方向。
[出示例题]例、如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r ，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m 的火车运行的速率应该多大? 生：解答。
rv m mg 2tan =θ θtan gr v =师：火车转弯要以规定速度行驶！师：带入上一题的数据，为计算方便，让101tan =θ，g 取10m/s 2,得，v =30m/s 。
师：对比两道例题，我们可以看出，火车转弯时，转弯半径相同，转弯速度相同，而轮缘与铁轨的挤压却大不相同。
前面例题中压力非常大，而后一例题中竟然没有挤压。
师：是不是，当转弯路面设计成斜面后，轮缘与铁轨就没有一点压力了吗? 出示图片，分析，什么情况下轮缘也铁轨有压力，方向如何。
[拓展]随着人们生活节奏的加快，高速列车出现在我们的生活当中。
高速行驶的火车还能在原来的弯道上安全行驶吗？出示图片：速度太大，容易造成翻车事件。
师：提出问题：如何解决这一问题？生：增大转弯半径r 或增大倾斜角θ。
二、汽车过桥师：说明：1.汽车过桥是竖直面内圆周运动的典型代表。
2.研究方法与水平面内圆周运动相同。
1、汽车过拱形桥时，在最高点时，车对拱桥的压力怎样？（出示图片）师：分析汽车的受力。
生：汽车在拱形桥上，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力。
师：什么力提供向心力呢?生：重力和支持力的合力。
rv m F G N 2=- rv m G F N 2-= < G 处于失重状态 2、汽车过凹形桥，在最低点时，车对凹形桥的压力怎样？（出示图片）师：分析汽车的受力。
生：汽车在拱形桥上，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力。
师：什么力提供向心力呢?生：重力和支持力的合力。
r v m G F N 2=- rv m G F N 2+= > G 处于超重状态 师：接下来，我们把两种过桥问题对比一下（展示幻灯片）。
通过对比，得出结论：汽车过拱形桥时，对桥面的压力小，不容易损坏路面。
所以在生活中，我们看到大多数桥都是拱形的。
[思考与讨论]汽车过拱桥时，汽车对桥的压力小于汽车的重力，且速度越大压力越小；当速度为多大时，汽车对桥的压力为零？为什么我们在修桥时，要修较长的引桥？ 生：gr v =临界较长的引桥是为了增大转弯半径。
[拓展]下面展示我国的桥梁建筑。
通过对梁式桥、拱形桥、斜拉桥以及悬索桥的欣赏，我们不禁为古人的智慧感到惊叹！随着社会的进步、经济的发展，桥梁的建筑不仅实用，而且美观、大气，显示出世界经济水平的飞速发展。
同学们，你们一定可以用你们的知识把祖国建设得更加美好、更加繁荣！课堂练习：1．在某转弯处，规定火车行驶的速率为0v ，则下列说法中正确的是( )A ．当火车以速率0v 行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向B ．当火车的速率v >0v 时，火车对外轨有向外的侧向压力C ．当火车的速率v >0v 时，火车对内轨有向内的挤压力D ．当火车的速率v <0v 时，火车对内轨有向内侧的压力2．汽车驶向一拱形桥，为了在通过桥顶时，减小汽车对桥的压力，司机应( )A ．以尽可能小的速度通过桥顶B ．适当增大速度通过桥顶C ．以任何速度匀速通过桥顶D ．使通过桥顶的向心加速度尽可能小3一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱桥后，接着又以相同的速率通过一圆弧形凹桥。
设两圆弧形半径相等，汽车通过拱桥顶时，对桥顶的压力F1为车重的一半，汽车通过圆弧形凹桥的最低点时，对桥面的压力为F2。
求F1与F2之比。
课堂小结：通过这节课的学习，同学们是否完成了本节课的学习目标呢？1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因；2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。
课后作业：问题与练习1、2、3、4.板书设计§5.7 生活中的圆周运动一、汽车、火车在水平面内转弯r v m mg 2tan =θθtan gr v =二、汽车过桥1、汽车过拱形桥r v m F G N 2=-r v m G F N 2-=< G 处于失重状态 2、汽车过凹形桥r v m G F N 2=-r v m G F N 2+= > G 处于超重状态。