人教版物理必修二5.7《生活中的圆周运动》经典教学设计

人教版必修25.7 生活中的圆周运动一、教学目标（一）.知识与技能目标1、加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源。

2、学会分析圆周运动的方法，并应用到铁路弯道、拱形桥、凹形桥、水平弯道等实际的例子中的圆周运动。

3、了解生活中的常见的圆周运动，能较好的联系物理规律。

（二）.过程与方法目标1.通过对几个圆周运动的事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。

2.能从日常生活中发现与圆周运动有关的知识，并能用物理所学知识去解决发现的问题。

(三)情感态度与价值观目标1.通过向心力在具体问题中的应用，体会圆周运动的奥妙，激发学生学习物理知识的兴趣，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

2.同时增强学生对物理学科的学习兴趣，让学生知道物理源于生活，应用于生活。

以教学目标为前提，展开教学，让学生“知”“能”同步提升。

二、重点与难点多样化的圆周运动中向心力来源的分析，及如何与之联系来解决问题。

三、教法、学法教学方法：引导学生学习思维，透过生活现象寻找已知规律，通过规律解答未知问题。

采取模式：生活现象——物理规律——典例展示——课后巩固。

教学手段：利用生活实例情景引入，多媒体辅助教学，主要PPT展示图片和视频，激发学习兴趣。

课本是学生的第一手学习资料和基础学习工具，本节课内容依赖于课本，展现内容与学生认知同步，为以后补充奠定基本规律。

四、课堂教学设计（一）引课请同学举例生活中的圆周运动，图片展示，以复习圆周运动的向心力公式，以此引入新课。

（二）新课教学主要过程实例1：铁路的弯道——用来分析水平面上的圆周运动；生活现象：以图片或视频片引入问题：火车事故的原因？物理规律：分析事故原因：车速过大，破坏轨道；站物理角度解析：圆周运动；得出解决方案：减小车速，减小侧压力，理解铁路设计模式：内地外高； 归纳物理规律：r tan 2v m mg =α。

典例展示:物理规律应用的展示（如何设计弯道铁路）。

例1、（内低外高）火车以半径R= 900 m 转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s ，火车轨距l=1.4 m ，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h ？（θ较小时tan θ=sin θ）课后巩固:课后巩固，加深印象，掌握方法。

第7节生活中的圆周运动【教学目标】（一）、知识与技能1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速，它就是圆周运动的物体所受的向心力。

会在具体问题中分析向心力的来源2、学会独立观察、分析问题、解决问题的能力。

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1、通过对匀速圆周运动的几个实例分析，渗透理论联系实际的观点，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法，提高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，提高分析能力.(三)、情感、态度与价值观1、通过对几个实例的分析，学会用合理、科学的方法处理问题。

2通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

体验独立解决问题的喜悦。

3、通过生动的演示实验，感受物理学科的魅力。

【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向心力的来源，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。

【学情分析】在学习本节内容之前，学生已学习了描述圆周运动的相关概念及公式（如线速度、角速度、向心加速度等）和向心力；并已知道对于一般的曲线运动，尽管这时曲线各个地方的弯曲程度不一样，但在研究时只要取足够短的一小段，就可以采用圆周运动的分析方法进行处理；但学生对向心力的理解还不够透彻，存在一些错误的前概念，例如部分学生错误地理解为做圆周运动的物体受到一个向心力。

处于高一阶段的学生，其思维习惯中形象思维占的比例还比较大，利用数学方法进行分析的能力有待进一步的开发和提高。

【教学方法】启发法、讲授法、分析归纳法、讨论法【教学工具】投影仪、自制教具、多媒体辅助教学设备等【教学过程】（一）引入新课教师活动：复习匀速圆周运动知识点（温故知新）①物体做圆周运动时，必须有力提供向心力.②向心力方向：总是指向圆心,作用效果只改变速度 的方向， 大小：r v m F n 2= 学生活动：思考并回答问题。

《生活中的圆周运动》教案课后篇巩固提升合格考达标练1.(2021河北邯郸高一检测)下列措施中不属于防止离心现象造成危害的是(),不属于防止离心现象造成危害;砂轮外侧加防护罩是为了避免砂轮转速过大发生离心现象而分裂飞出;链球运动场地安装防护网是为了防止链球离心飞出而造成危害;弯道限速是为了防止汽车车速过大发生离心现象,造成翻车或侧滑。

故选A。

2.已知某处弯道铁轨是一段圆弧,转弯半径为R,重力加速度为g,列车转弯过程中倾角(车厢底面与水平面夹角)为θ,则列车在这样的轨道上转弯行驶的安全速度(轨道不受侧向挤压)为()A.√gRsinθB.√gRcosθ√gRtanθgR受力分析如图所示,当内外轨道不受侧向挤压时,列车受到的重力和轨道支持力的合力充当向心力,故F n=mg tan θ,F n=m v 2R,解得v=√gRtanθ。

3.(多选)如图所示,宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态,下列说法正确的是()A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员所受重力等于所需的向心力,所受重力全部提供其做圆周运动的向心力,处于完全失重状态,并非宇航员不受重力作用,选项A 、C 正确,选项B 、D 错误。

4.(2021江苏盐城月考)摆式列车是集计算机技术、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车。

当列车转弯时,在电脑控制下,车厢会自动倾斜;直线行驶时,车厢又恢复原状,实现高速行车,并能达到既安全又舒适的要求。

假设有一高速列车在水平面内行驶,以180 km/h 的速度拐弯,由列车上的传感器测得一个质量为50 kg 的乘客在拐弯过程中所受合力为500 N,则列车的拐弯半径为( ) A .150 m B .200 m D .300 mF=m v 2R 得R=mv 2F=50×1803.6500 m =250 m,故C 正确。

5.如图所示,公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形路面,也叫“过水路面”。

教学设计1.（1）火车水平轨道转弯教师用多媒体展示火车车轮和铁轨的基本形状，并提出下列问题：火车圆周运动由谁提供向心力？学生：向心力由外轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供（2）火车倾斜弯道转弯通过对水平轨道转弯的分析，提问：由于火车质量较大，速度较大势必对火车的轮缘和铁轨破坏性极大。

同学们可以通过什么样的方式让火车转弯时减轻轮缘与铁轨之间的作用力？学生：火车外轨比内轨高，使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，此时，重力和支持力不再平衡，它们的合力指向“圆心”，从而减轻铁轨和轮缘的挤压。

提问：那么什么情况下可以完全使铁轨和缘间的挤压消失呢？学生：重力和支持力的合力正好提供向心力，铁轨的内外轨均不受到挤压F 向= mv 02/r = F 合= mgtanθ v 0=讨论：a.当v ＞v 0外轨道对外侧车轮轮缘有压力.b.当v ＜v 0内轨道对内侧车轮轮缘有压力.。

2.汽车过桥拱形桥 展示汽车过拱形桥图片。

提出问题：公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。

那么当汽车通过桥顶时是什么力提供汽车的向心力呢？学生活动：对汽车进行受力分析得出答案。

课堂练习：质量为m 的汽车在拱形桥上以速度v 行驶，若桥面的圆弧半径为R ，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。

学生：在练习本上独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力。

学生代表发言。

教师活动：听取学生见解，点评、总结。

tan gr解题思路：在最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由向心力公式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。

可见，汽车对桥的压力小于汽车的重量G ，并且，压力随汽车速度的增大而减小。

m g －F N =m r2ν F N = m g- m r 2ν 牛顿第三定律。

F 压= F NF 压= F N = m g- m r 2ν＜mg 失重当ν=gr 时，汽车处于完全失重。

当ν＞gr 时，汽车将脱离桥面，发生危险。

生活中的圆周运动教案新人教版必修第一章：引言1.1 圆周运动的定义引导学生了解圆周运动的概念，理解圆周运动的基本特征。

通过实际生活中的例子，如旋转门、车轮等，让学生感受圆周运动的存在。

1.2 圆周运动的特点分析圆周运动的特点，包括速度、加速度、力等。

引导学生理解圆周运动中的向心力和切向力的概念。

第二章：圆周运动的基本公式2.1 圆周运动的角速度介绍角速度的概念，解释角速度与圆周运动的关系。

引导学生掌握角速度的计算公式和单位。

2.2 圆周运动的周期和频率解释周期和频率的概念，让学生了解它们与圆周运动的关系。

引导学生掌握周期和频率的计算公式。

第三章：生活中的圆周运动实例3.1 自行车轮子的运动分析自行车轮子的运动特点，引导学生理解自行车轮子的圆周运动。

通过实际操作，让学生观察和理解自行车轮子的角速度和线速度。

3.2 旋转门的运动分析旋转门的运动特点，引导学生理解旋转门的圆周运动。

通过实际观察，让学生理解旋转门的角速度和周期。

第四章：圆周运动的向心力4.1 向心力的概念解释向心力的概念，让学生了解向心力在圆周运动中的作用。

引导学生掌握向心力的计算公式。

4.2 向心力的来源分析向心力的来源，引导学生理解向心力是如何产生的。

通过实际例子，如拉绳转动物体，让学生观察和理解向心力的作用。

第五章：圆周运动的应用5.1 圆周运动在机械设备中的应用引导学生了解圆周运动在机械设备中的应用，如齿轮传动、旋转轴等。

通过实际例子，让学生理解机械设备中圆周运动的作用和原理。

5.2 圆周运动在交通工具中的应用分析圆周运动在交通工具中的应用，如车轮、飞机螺旋桨等。

通过实际观察，让学生理解交通工具中圆周运动的作用和原理。

第六章：圆周运动的线速度和角速度6.1 线速度的定义与计算解释线速度的概念，让学生了解线速度与圆周运动的关系。

引导学生掌握线速度的计算公式和单位。

6.2 角速度与线速度的关系分析角速度与线速度的关系，引导学生理解两者之间的联系。

教学设计【课堂互动】一、火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力。

[问题1] 如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何获得向心力的?[问题2] 高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样?例题1 ：一辆火车机车，质量为500 吨，机车以144 Km/h 的速度:驶过一段水平弯道（内外轨道一样高），弯道可以看成圆弧形，圆弧的半径100m，试回答下列问题：（不计摩擦力）（1）机车在水平弯道上行驶时的向心力由什么力提供？（2）车轮轮缘对外侧铁轨的侧向压力为多少？[问题3]通过以上计算，火车如果在水平弯道（内外轨道一样高）上转弯时，会对外侧轨道产生巨大的侧向推力，这样会加速铁轨的磨损和老化，对于行车安全存在极大隐患。

请同学们思考，要减小这个侧向推力，可以采取那些可行的措施？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。

(可结合课本25 页练习2)[问题4] 设列车两轮间的距sin θ≈tanθ离为L，转弯处圆弧形轨道半径为R。

若施工时设计外侧轨道比内侧轨道高h(h<<L)，则要保证列车在经过弯道时对内、外侧轨道均没有侧向压力，列车行驶的速度应为多少？（提示：当θ 较小时，)[问题5]讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时，向心力的来源情况。

思考汽车在水平路面上转弯时是怎样获得向心力的？二、汽车过桥问题：拱形桥是常见的一种桥梁，我们知道车辆在水平路面上行驶时，车对地面的压力等于自身的重力，那么当车辆经过拱桥顶端时，对桥，并指出 面的压力是否等于自身的重力呢？根据所学的知识，通过计算说明； 汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动。

在最高点或最低点，合力指 向圆心。

1、汽车过拱形桥（只分析在最高点）[问题 6] 设拱形桥面所在圆的半径为 R ，汽车质量为 m ，在最高点的速度为 v ，推导出汽车对桥面的压力 汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？[问题 7] 若车速过大，会对行车安全造成哪些不利影响？若速度超过一定值，会出现什么现象？并讨论危害。

《生活中的圆周运动》教学设计
一、课程标准的要求
能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。

二、教学目标分析
（一）知识目标：1．进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。

（二）能力目标：1．学会分析圆周运动方法，会分析拱形桥、弯道等实际的例子，培养理论联系实际的能力。

2．通过对几个圆周运动的事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。

三）情感、态度与价值观目标：1．通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

2．体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲。

四、教学的重点与难点
教学重点：分析具体问题中向心力的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较仔细，因此教学中应充分重视这一点。

教学难点：在具体问题中分析向心力突破办法：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。

五、教学手段
多媒体：主要。

《生活中的圆周运动》教学设计教学设计：《生活中的圆周运动》一、教学目标1.了解生活中常见的圆周运动的实例，并能够分析其中的物理原理；2.能够描述并分析生活中常见的圆周运动的特点和规律；3.提高学生的观察力和实践动手能力。

二、教学内容1.生活中的圆周运动的实例；2.圆周运动的特点和规律；3.利用实例进行物理原理的分析。

三、教学过程1.导入（10分钟）教师通过引导学生回忆曾经在生活中见到的圆周运动的实例，如电风扇的转动、行车轮的转动等，激发学生的兴趣。

2.学习与探究（30分钟）a.学生自主观察与探究：教师分组引导学生对生活中的圆周运动进行观察和探究，学生们可以选择不同的实例进行观察，例如转盘、旋转木马等，并用手机或摄像机记录下来。

b.小组交流与展示：学生将所观察到的实例进行讨论和交流，分享他们的观察结果和心得。

c.讨论与总结：教师引导学生发现圆周运动的特点和规律，如速度大小的一致性、物体做圆周运动必须受到一个向心力等，并总结归纳。

3.物理原理分析（30分钟）教师通过引导学生回顾所学的物理知识，分析并解释生活中的圆周运动的物理原理，如按住绳子旋转的小风车受到绳子的向心力，使小风车做圆周运动等。

4.小结（10分钟）教师对本节课的内容进行小结，再次强调圆周运动的特点和规律，并鼓励学生运用所学的知识分析生活中的其他物理现象。

四、教学辅助和评估1.教学辅助：PPT、实物模型、手机或摄像机。

2.评估方式：观察学生的参与情况，小组讨论和展示的表现，以及对物理原理分析的准确性和深度的评估。

五、教学拓展1.带领学生进行实物观察和测量，教师可以通过展示实物模型演示生活中的圆周运动。

2.引导学生进行实际操作，例如用绳子绑在一个小物体上，通过甩动绳子使物体做圆周运动，观察并描述物体的运动特征。

3.带领学生进行实验，通过设立不同大小的圆周运动来观察和分析速度的变化情况。

六、教学延伸1.学生可了解生活中其他圆周运动的实例，并进行分析。

高中物理人教版必修2生活中的圆周运动教学设计【教学目标】1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因。

2.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。

3.知道航天器中的失重现象的本质。

4.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。

5.会用牛顿第二定律分析圆周运动。

6.进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所引起的作用。

【关键词】拱形桥铁路弯道航天器中的失重现象离心运动—、水平面内的圆周运动【问题导学】物体在水平面内做匀速圆周运动时，是那些力的合力提供了它做圆周运动的向心力呢？【情景引入】1.圆台转动类如图图5.7-1所示，小物块放在旋转圆台上，与圆台保持相对静止．物块与圆台间的动摩擦因数为μ，离轴距离为R，圆台对小物块的静摩擦力(设最大静摩擦力等于摩擦力)提供小物块做圆周运动所需的向心力．2N mgf m rω==竖直：水平：水平面内，绳拉小球在圆形轨道上运动等问题均可归纳为“圆台转动类”．2.圆锥摆圆锥摆是一种典型的圆周运动。

物体受力情况如图5.7-2所示，mg和T的合力F提供向心力，不难看出222tan sin,cosF mg m r m lglθωωθθω====旋转的角速度ω越大，θ角变大。

3.杂技节目“飞车走壁”这样的物体在竖直方向上受力平衡，在水平方向上受的合外力提供它做圆周运动的向心力。

亦可以用力的合成三角形求解。

4.铁路的弯道铁路的弯道，在水平圆形轨道上行驶的火车，如果双轨高度完全一样，火车做圆周运动的向心力就是靠外侧轨道对车轮缘的弹力来提供如图5.7-3所示；2,vF m m FR=↑→↑为了减轻铁轨和轮缘的损坏，人们常把外侧轨道做得高一些，这样倾斜铁轨的弹力N和重力G的合力F,就能很大程度地提供火车所需的向心力.如图5.7-4.一般的高速公路的转弯处做成外侧高，内侧低，也是为了防止车轮与地面的摩擦力不够时车向外侧滑移。

二、竖直面内的圆周运动 【问题导学】物体在竖直面内做变速圆周运动时，是那些力的合力提供了它做圆周运动的向心力呢？ 【情景引入】由于重力的作用，物体在竖直面内做的一般是变速圆周运动，由物体的重力mg 和支持力T 共同提供向心力（如图5.7-5）．当物体运动到最高点（1位置）时有 21v T mg m R+=当物体运动最低点（2位置）时有22v T mg m R-=当物体在一般位置（3位置）时有23313sin n v F T F T mg m Rθ=-=-=cos mg ma τθ=1.绳约束（单轨，无支持，水流星模型）如果支持物是一根软绳（或是一个物体沿着圆形轨道内侧做圆周运动），那么支持物无法向物体提供向外的支持力．这种情况物体运动到最高点时的向心加速度不能小于重力加速度g ，否则物体将离开圆形轨道．21v F mg m mg R +=≥也就是必须满足21,v g v R≥≥高点．当v <(实际上球没有到最高点就脱离了轨道．)20000tan ,,v F mg m Rv v v v v θ====><，外轨对外轮缘有侧向弹力内轨对内轮缘有侧向弹力5.7-5图2.杆约束（双轨，有支撑）如果支持物是一根硬杆（或是一个物体套在圆形轨道上作圆周运动），那么支持物体既能向物体提供向内的支持力，也可向物体提供向外的支持力．210v F mg m R+=≥，这种情况下物体越过最高点的速度只要满足10v ≥即可。