高一物理离心运动教案 新课标 司南版 必修2.docx
- 文档编号:30135578
- 上传时间:2023-08-05
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:72.88KB
高一物理离心运动教案 新课标 司南版 必修2.docx
《高一物理离心运动教案 新课标 司南版 必修2.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高一物理离心运动教案 新课标 司南版 必修2.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高一物理离心运动教案新课标司南版必修2
2019-2020年高一物理离心运动教案新课标司南版必修2
教材分析
教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义,接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害,充分体现了学以致用的思想.
做匀速圆周运动的物体,在合外力突然消失或者合外力不足以提供所需的向心力时,将做逐渐远离圆心的运动,此种运动叫“离心运动”。
在半径不变时物体做圆周运动所需的向心力是与角速度的平方(或线速度的平方)成正比的.若物体的角速度增加了,而向心力没有相应地增大,物体到圆心的距离就不能维持不变,而要逐渐增大使物体沿螺线远离圆心.若物体所受的向心力突然消失,则将沿着切线方向远离圆心而去.人们利用离心运动原理制成的机械,称为离心机械.例如离心分液器、离心加速器、离心式水泵、离心球磨机等都是利用离心运动的原理.当然离心运动也是有害的,应设法防止。
例如砂轮的转速若超过规定的最大转速,砂轮的各部分将因离心运动而破碎.又如火车转弯时,若速度太大会因倾斜的路面和铁轨提供给它的向心力不足以维持它做圆周运动,就会因离心运动而造成出轨事故.
学习离心运动的概念时.通过充分讨论.让学生明确几点:
第一,做圆周运动的物体.一旦失去向心力或向心力不足,都不能再满足把物体约束在原来的圆周上运动的条件.这时会出现物体远离圆心而去的现象.
第二,可补充加上提供的向心力F大于物体所需的向心力mrω2时,F>mrω2,表现为向心的趋势(离圆心越来越近).这对学生全面理解“外力必须等于mrω2时;物体才可做匀速圆周运动”有好处.
第三,离心运动是物体具有惯性的表现.而不是物体受到“离心力”作用的结果.有些学生可能提出,“离心力”的问题.教师可以说明那是在另一参考系(非惯性系)中引入的概念,在中学阶段不予研究.
关于离心运动的应用和防止.可引导同学讨论完成.
教学重点:
物体做离心运动所满足的条件.
教学难点:
对离心运动的理解及其实例分析.
教具准备:
离心转台、离心干燥器等各类演示设备.
课时安排:
l课时
三维目标
一、知识与技能
1.知道什么是离心运动;
2.知道物体做离心运动的条件;
3.了解离心运动的应用和防止.
二、过程与方法、
1.通过对离心现象的实例分析,提高学生综合应用知识解决问题的能力;
2.培养学生应用理论知识解决实际问题的能力.
三、情感态度与价值观
1.通过离心运动的应用和防止的实例分析,使学生明白事物都是一分为二的,要学会用一分为二的观点来看待问题;
2.培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯.
教学过程
导入新课
我们小时候大都喜欢吃棉花糖,而且当时一定非常奇怪.为什么一颗一颗的白砂糖,经过机器一转,就变成又松又软的“棉花”不断向外“飞出”?
做匀速圆周运动的物体。
它所受的合外力恰好提供了它所需要的向心力,如果提供它的外力消失或不足,物体将怎样运动呢?
本节课专门研究这一问题.
推进新课
一、离心运动
学生阅读教材,认识离心运动.
1.离心现象
做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞去的倾向,它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来,使物体同圆心的距离保持不变.
一旦向心力突然消失,物体就沿切线方向飞去,离圆心越来越远.如用细绳拉着在光滑水平面做匀速圆周运动的小球,如果细绳突然断了,小球就沿切线方向飞去;用旋转的砂轮磨制刀具时,原来做匀速圆周的砂轮微粒,磨落后将沿切线飞去.
多媒体课件展示
旋转的砂轮磨制刀具
除了向心力突然消失外,在合外力F不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时,物体将偏离原来运动的圆轨道.当F 2.离心运动 做匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动. (1)离心运动的条件: 当产生向心力的合外力突然消失,物体便沿所在位置的切线方向飞出. 当产生向心力的合外力不完全消失,而只是小于所需要的向心力时,物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动,远离圆心而去. (2)离心现象的本质——物体惯性的表现 做匀速圆周运动的物体,由于本身有惯性,总是想沿着切线方向运动。 只是由于向心力作用,使它不能沿切线方向飞出,而被限制着沿圆周运动.如果提供向心力的合外力突然消失,物体由于本身的惯性,将沿着切线方向运动,这也是牛顿第一定律的必然结果.如果提供向心力的合外力减小,使它不足以将物体限制在圆周上,物体将做半径变大的圆周运动.此时,物体逐渐远离圆心,但“远离”不能理解为“背离”.做离心运动的物体并非沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大. 二、离心运动的应用和防止 1.离心运动的应用 ①离心干燥器 演示: 把一块湿布放在离心干燥器的金属网笼里,网笼转得比较慢时,水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力,使水滴做圆周运动.当网笼转得比较快时,附着力F不足以提供所需的向心力,水滴就做离心运动,穿过网孔,飞到网笼外面. ②离心沉淀器 试管里的悬浊液沉淀较慢,为了加速沉淀,也可把试管装入离心机,利用离心运动的原理使其中的不溶微粒加速沉淀.小朋友都爱吃的“棉花糖”,它的制作方法也应用了离心运动的原理. ③洗衣机的脱水筒 ④用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 体温计盛水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口,测定体温后,升到缩口上方的水银柱因受缩口的阻力不能自动缩回玻璃泡内,在医院里将许多用过的体温计装入水袋内放在离心机上,转动离心机,可把水银柱甩回到玻璃泡内.当离心机转得比较慢时,缩口的阻力F足以提供所需的向心力,缩口上方的水银柱做圆周运动;当离心机转得很快时,阻力F不足以挺供所需的向心力,水银柱做离心运动而回到玻璃泡内.在日常生活中我们通常是用手将体温计中的水银柱甩回玻璃泡内的. 2.离心运动的防止 ①车辆转弯时要限速 在水平路面上行驶的汽车,转弯时所需的向心力来源于静摩擦力。 如果转弯时速度过大,所需的向心力F大于最大静摩擦力Fmax,汽车将做离心运动而造成交通事故.因此,在转弯处,车辆行驶不允许超过规定的速率. ②转动的砂轮和飞轮要限速 高速转动的砂轮和飞轮等,都不得超过允许的最大转速,如果转速过高,砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时,离心运动会使它们破裂,甚至酿成事故。 离心现象有时会造成危害,需要防止.例如汽车、火车在转弯时若速度超过允许范围,就会因离心现象而造成严重交通事故.高速转动的砂轮,若转速过大,使构成砂轮的砂粒间的作用力不足以提供其所需的向心力,就会引起砂轮某些组成部分的离心现象而造成事故。 【知识拓展】 在日常生活中,有不少人用“离心力’’来解释离心现象.其实,“离心力”这个概念不够严密.物体发生离心现象并不是因为有什么“离心力”作用在物体上,而是因为向心力减小或消失.此外,向心力本身也是一个以效果来命名的力,它可以是一个作用力,也可以是几个作用力的合力,也可以是合力在半径方向的分力.在一般情况下,也不能认为向心力和离心力是一对作用力和反作用力 1.飞机俯冲拉起时,飞行员处于超重状态,即飞行员对座位的压力大于他所受的重力,这种现象也叫过荷.过荷会造成飞行员大 脑缺血,四肢沉重.过荷过大时,飞行员还会暂时失明,甚至晕厥.飞行员可以通过加强训练来提高自己的抗荷能力.如图所示是训练飞行员用的一种离心试验器.当试验器转动时,被训练人员根据测试要求,在试验舱内可取坐、卧等不同姿势,以测试离心作用对飞行员产生的影响.离心试验器转动时,被测验者做匀速圆周运动.现观察到图中的直线AB(即垂直于座位的直线)与水平杆成300角.被测验者对座位的压力是他所受重力的多少倍? 2.有一种大型游戏器械,它是一个圆筒形的大容器,游客进入容器后靠筒壁坐着(见图).当圆筒开始转动,转速逐渐增大时,游客会感到自己被紧紧地压在筒壁上不能动弹.当转速增大到一定程度时,突然地板与座椅一起向下坍落,游客们大吃一惊,但他们都惊奇地发现自己是安全的.请回答这时人们做圆周运动所需的向心力是由什么力提供的? 人们自身所受重力又是被什么力所平衡的? 三、巩固练习 1.物体做离心运动时,运动轨迹…………………………………………………() A.一定是直线 B.一定是曲线 C.可能是直线,也可能是曲线 D.可能是圆 2.物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连,并且正在做匀速圆周运动,如图所示.如果减小M的质量,则物体的轨道半径r,角速度ω线速度v的大小变化情况是………………………() A.r不变,v变小,ω变小 B.r增大,ω减小,v不变 C.r减小,v不变,ω增大 D.r减小,ω不变,v变小 3.如果汽车的质量为m,水平弯道是一个半径为50m的圆弧,汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的O.2倍,欲使汽车转弯时不打滑,汽车在弯道处行驶的最大速度是多少? (g取10m/s2) 4.图中所示是用来研究圆周运动的仪器,球A、B可以在光滑杆上无摩擦地滑动,两球之间用一细轻线连接,mA=2mB.当仪器以角速度ω匀速转动,并达到稳定时,两球与转轴距离rA、rB保持不变,则………() A.两球向心力大小相等 B.rA=1/2rB C.两球的向心加速度大小相等 D.当ω增大时,B球向外运动 参考答案: 1.C2.B3.10m/s4.AB 课堂小结 这节课我们运用圆周运动的知识分析了离心现象,知道了产生离心运动的条件.在耋际中,当离心运动对我们有利时需要利用它,当离心运动对我们有害时就需要加以限制. 做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞去的倾向. 当F=mrω2时,物体做匀速圆周运动; 当F=O时,物体沿切线方向飞出; 当F 当F>mrω2时.物体诼渐靠近圆心。 板书设计 1.离心现象 (1)物体做离心运动的条件 合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力. (2)离心运动 做匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动. 2.离心运动的应用和防止 (1)离心运动的应用 ①离心干燥器 ②离心沉淀器 (2)离心运动的防止 ①车辆转弯时要限速 ②转动的砂轮和飞轮要限速 活动与探究 观察并思考: 1.汽车、自行车等在束平面上转弯时,为什么速度不能过大? 2.滑冰运动员及摩托车运动员在弯道处的姿势,并分析其受力情况. 2019-2020年高一物理竖直方向上的抛体运动教学设计新课标司南版必修2 教学 课题 《竖直方向上的抛体运动》 [物理2(必修)司南版(山东科技出版社)第3章第2节] 学习任务分析 本课题是在学习了匀变速直线运动、自由落体运动和运动的合成与分解的基础上,探索和研究竖直方向上的抛体运动。 这不仅有利于学生对匀变速直线运动、自由落体运动和运动的合成与分解的综合和深化理解,而且有助于培养学生分析问题和解决问题的能力。 竖直方向上的抛体运动是学生生活中中比较熟悉的现象,因此教学时尽量从学生学习和生活中寻找例子,教学过程中多安排学生动手实验的机会,让学生有切身的体会,同时也应安排些思考和探讨的话题,引发学生的思考和讨论,加深学生对竖直方向上的抛体运动规律的理解。 重点难点分析 重点: 使学生掌握竖直方向上的抛运动的特征和规律,在分析匀变速直线运动的基础上,掌握竖直上抛运动中物体运动时间、位移和速度等物理量的计算。 难点: 在竖直上抛运动的运算过程中,将上升和下落两个过程看成一个统一的匀变速直线运动,学生不易接受。 学情分析 1.学生已经学完匀变速直线运动、自由落体运动和运动的合成与分解,对物体运动的研究有一定的基础知识。 通过本节课的学习,帮助学生在一个新的、实际的应用场景,深入理解知识,同时把运动的理论知识与实际相联系。 2.本节课的知识来源于生活中的大量事例,但学生对竖直方向上的抛体运动的了解较多地停留在前概念的基础上,通过本节的学习让学生对竖直方向上的抛体运动有科学的认识,并掌握科学抽象和分段分析物理现象的一般方法。 教学 目标 知识 与技能 1.了解什么是竖直下抛(上抛)运动; 2.掌握竖直下抛(上抛)运动的特征; 3.掌握竖直下抛(上抛)运动的规律;能利用公式计算竖直下抛(上抛)物体的位移、速度及运动时间。 过程 与方法 1.通过观察物体的上抛,概括竖直下抛(上抛)运动的特征,培养学生的观察、概括能力;通过对竖直上抛运动全过程的分析和计算,培养学生的分析能力和运用数学工具解决物理问题的能力。 2.竖直下抛(上抛)与自由落体运动的研究都是略去空气阻力抽象出的理想化模型,这是物理学研究的重要方法。 情感态度 与价值观 使学生了解物理就在身边,激发学生对科学的兴趣和热情。 在学生实验和逐步探究的学习过程中,培养学生细心观察、勤于思考,在相互交流和合作的过程中培养科学精神。 教学媒体运用 1.计算机、数字展台、投影仪。 2.视频录像剪接。 PPT教学演示课件 教学程序设计 教学 程序 教师活动 学生活动 教学资源 创 设 情 境 引 入 新 课 【视频】1、操场上,学生在竖直向上顶球; 2、建筑工人往上抛砖; 3、杂技抛球。 【引导学生寻找生活中的例子】哪些运动可认为是竖直下抛运动或竖直上抛运动? 学生举例: 向下拍球、向上抛球、向上射箭、跳高等等。 播放有关视频 【引导学生做实验1】用橡皮做竖直下抛运动 【引导学生思考】竖直下抛运动与自由落体有什么区别和联系? 学生实验1: 用橡皮做竖直下抛运动 观察现象: 初速度不为零的加速直线运动。 学生思考: 竖直下抛运动有什么特点? 每位学生一组: 一块橡皮。 【引导学生做实验2】用橡皮做竖直上抛运动【引导学生思考】竖直上抛运动有什么特点? 学生实验2: 用橡皮做竖直下抛运动 观察现象: 初速度不为零的减速直线运动。 学生思考: 竖直上抛运动有什么特点? 用数字展台摄像头对准橡皮做竖直上抛运动投影到大屏幕。 由以上两个学生实验及对生活中实例的总结引出课题《竖直方向上的抛体运动》 【板书】竖直方向上的抛体运动 新 课 教 学 新 课 教 学 新 课 教 学 新 课 教 学 新 课 教 学 新 课 教 学 问题提出(竖直下抛运动) 从实验及实例出发,围绕着竖直方向上的抛体运动,引导学生分析、讨论并提出问题。 师生共同分析归纳并提出的问题: 1.什么是竖直下抛运动? 2.竖直下抛运动有什么规律? 学生讨论并提出问题: 向上发射火箭是不是抛体运动? 为什么? 解决问题1: 什么是竖直下抛运动? 引导学生一起分析实验1的现象。 教师引导学生归纳: 在忽略空气阻力的情况下,以一定的初速度竖直向下抛出的物体的运动叫做竖直下抛运动。 这是一类典型的初速度不为零的匀加速直线运动,它们的加速度就是重力加速度g。 【板书】在忽略空气阻力的情况下,以一定的初速度竖直向下抛出的物体的运动竖直下抛运动。 要求学生阅读课本关于竖直下抛运动的文字描述。 引导学生分析课本对这运动的定义与实际例子的运情景的联系与区别。 师生共同分析: 1.有竖直向下的初速度v0 2.只受重力作用,空气阻力忽略不计; 3.这是抽象出的理想化模型,是一种科学的研究方法。 解决问题2: 竖直下抛运动有什么规律? 问题: 竖直下抛运动有什么规律? 师生共同分析: 1、竖直下抛物体的运动可看成是由初速度为v0的匀速直线运动和自由落体运动的合运动。 2、重力加速度g的方向与v0的方向相同,所以,它是一种初速度不为零的匀加速直线运动。 匀加速直线运动的速度公式和位移公式均适用于此运动(a=g)。 3、用v-t图象来描述运动。 学生总结: 1、vt=v0+gt 2、 3、 【板书】1、v0=v0-gt 2、 推论: 实际应用 (一) 例题: 一人站在楼顶向下扔物块。 已知物块离开手的速度是2.0m/s,楼高20.0m。 假设物块出手的位置靠近楼顶,不计空气阻力,物块到达地面的速度大小是多少? (取g=10m/s2) 分析: 物块离开手后,只受重力作用。 重力方向和初速度方向相同,都是竖直向下,物块将做竖直向下的匀加速直线运动。 学生解答: 由求时间,再由vt=v0+gt求出到达地面的速度。 另解: 由直接求出vt=20.1m/s 反思: 这相当于一辆汽车快速行驶时的速度,可见高空抛物危险极大。 问题提出(竖直上抛运动) 指导学生重做实验及重放视频,引导学生分析竖直上抛运动的实例,讨论并提出问题。 1.什么是竖直上抛运动? 2.竖直上抛运动有什么规律? 学生动手实验、讨论观察的现象并提出相应的问题。 解决问题1: 什么是竖直上抛运动? 引导学生一起分析实验2的现象。 教师归纳: 在忽略空气阻力的情况下,以一定的初速度竖直向上抛出的物体的运动分别叫做竖直上抛运动。 这是一类典型的初速度不为零的匀加速直线运动,它们的加速度就是重力加速度g。 【板书】在忽略空气阻力的情况下,以一定的初速度竖直向上抛出的物体的运动叫做竖直上抛运动。 要求学生阅读课本关于竖直上抛运动的文字描述。 引导学生分析课本对这运动的定义与实际例子的运情景的联系与区别。 师生共同分析: 1.有竖直向上的初速度v0 2.只受重力作用,空气阻力忽略不计; 3.与竖直下抛运动一样,竖直上抛运动也是一种抽象出的理想化的运动模型。 解决问题2: 竖直上抛运动有什么规律? 问题: 竖直上抛运动有什么规律? 师生共同分析: 对物体竖直上抛运动可以分段分析。 一、上升过程(图3-12) 1、竖直上抛物体的运动可看成是由初速度为v0的匀速直线运动和自由落体运动的合运动。 2、重力加速度g的方向与v0的方向相同,所以,它是一种初速度不为零的匀减速直线运动。 匀减速直线运动的速度公式和位移公式均适用于此运动(a=g)。 二、下升过程(图3-13) 从最高点开始,物体做自由落体运动。 三、引导学生对比分析总结: 1、竖直上抛运动的上升过程和下落过程具有对称性。 2、引导学生观察课本P52插图3-15, 判断网球是在上升,还是在下降? 为什么不能判断出? ? ? 四、最高点: 物体上升到最高点瞬时速度为零,由速度公式可得v0-gtm=0,所以 将此结果代人 确定物体竖直上抛最大高度 学生总结: 一、上升过程 1、vt=v0-gt 2、 二、下升过程 1、vt=gt 2、 三、运动对称性总结: (相对最高点)让学生结合插图比较分析。 1、时间对称 2、速度对称 学会用图象表示: 实际应用 (二) 例题 气球上系一重物,以4m/s的速度自地面匀速上升。 当上升到离地面高度h=9m处时,绳子突然断了。 问: (1)重物是否立即下降? 重物要经过多长时间才能落到地面? (2)重物落地时的速度多大? (取g=10m/s2) 分析引导: (1)分析重物的运动情况: 先是随气球匀速上升;接着由于惯性而上抛;至最高点后做自由落体运动。 (2)把物体从离开绳子到落地视为一整体过程,然后利用竖直上抛运动的速度和位移公式直接求解。 特别注意: 这时位移为负值,h=-9m 学生解答: 解: (1)绳子突然断时,重物与气球具有相同的速度,由于惯性,重物将继续向上运动,上升一段距离到达最高点后再做自由落体运动。 上升过程: 上升时间: =s=0.4s 自9m高处继续上升的最大高度: hm==0.8m 重物做自由落体运动的过程: 下降的总高度 H=hm+h=9.8m 由可求得下降的时间 t下=1.4s 重物从绳子断到落地的总时间: t总=1.8s (2)重物落地时的速度 vt=gt=14m/s 另解: 以地面为坐标原点。 取竖直向上的方向为正方向,据公式: vt=v0-gt 其中4m/s,-10m,g=10m/s2 学生小结: 1、竖直上抛运动有什么规律? 2、竖直下抛运动有什么规律? 作业: 1.课本P52作业; 2.以组为单位,利用网络资源查阅相关资料,了解实际生活生产中有关竖直方向上的抛体运动的应用,并与其它小组交流学习成果。 小 结 并 布 置 作 业 教 学 流 程 情景创设: 视频及实验 应用 实验、类比 归纳、交流 竖直(下)上抛运动 抽象与 归纳 问题引入: 激疑1 问题引入: 激疑2 运动规律 学生实验及分析、归纳 教学设计点评 1.本节课是基于学生原有知识结构和有关竖直方向上抛体运动的前概念的基础上,通过情景、问题、实验、合作、自主、交流等教学元素,突出学生主体特征,注重探究式学习过程,让学生构建关于竖直(下)上抛运动的新知识并注意知识目标的落实,紧扣课程标准要求,达成预定的三维教学目标。 2.注重创设问题情境,激发疑问,有效导学。 课题引入阶段,通过简单器材设计的实验,有效地激发出贯穿本节课的二个问题,这二个问题的分析和解决便构成了整节课的逻辑主线,从而得以有效实施学习。 3.精心设计教学流程,注重全体学生在动手的同时加强动脑,通过科学抽象和类比分析让学生主动学习,自主构建知识体系。 4.鼓励学生应用学过的有关运动的合成和图象法来研究竖直方向上的抛体运动。 学生学会从多角度来分析和解决问题的能力,培养思维的灵活性和广度。 5.通过对运动对称性的分析和用统一的方法来研究竖直上抛运动的规律,让学生体验物理的对称美和简洁美,激发学生学习物理学的兴趣。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高一物理离心运动教案 新课标 司南版 必修2 物理 离心 运动 教案 新课 司南 必修