生活中的圆周运动

刘杰

摘 要：一次示范课上，我上课的课题是“生活中的圆周运动”，这节课的设计过程如下。多媒体展示学习目标：会在具体问题中分析向心力的来源，会处理火车转弯、汽车过拱桥等圆周运动问题。会应用牛顿运动定律分析圆周运动问题。知道航天器中的失重现象的本质。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。

关键词：生活；圆周运动；研究方法

展示图片如过山车、杂技、飞车走壁、摩天轮等。

师：生活中圆周运动的例子很多，你能列举一些吗？

生： ……

新课：一、火车转弯

1.展示火车转弯图片（分析火车转弯可看做什么样的运动？）

2.展示火车车轮图片（车轮设计成这样有何好处？）

3.火车转弯时需要向心力，向心力由什么力来提供呢？

4.火车在水平面内转弯，需要水平方向的向心力，结合车轮的特点受力分析，有何弊端？

5.如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢？观察图片列车实际转弯过程，提醒学生观察轨道的情况。

6.这样做有何好处呢？

教师引导分析：如果在转弯处使外轨道略高于内轨道，车身倾斜受力会怎么变化。

7.它的合力指向哪里呢？

思维拓展：室内自行车赛、高速路面上也是外高内地，并且超车道比主车道更加倾斜。

8.当轨道平面与水平面之间的夹角θ和转弯半径r确定时，速度多大能达到我们预设的效果。

9.实际操作中θ不好确定，设两轨的高度差为h，两轨间距为l，上式可如何表示。（提示，这里的θ很小tanθ≈sinθ）

10.对这个式子你如何理解？

（有难度，要设置问题引导学生，老师总结，适当拓展）

11.设火车转弯时的实际速度为v，

（1）v=v0时，内外轨对轮缘均没有侧向弹力；

（2）v>v0呢？

（3）v

二、汽车过拱桥

展示图片：拱形桥 凸形桥

1.汽车在拱桥上行驶时可看做什么运动？

（汽车过拱桥是典型的竖直面内的圆周运动）。其研究方法与水平面内的圆周运动方法相同。我们课堂上只研究最高点与最低点的状态。

2.如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，桥面受到的压力如何？引导学生分析受力情况，并逐步求得桥面所受压力。

分析过程：确定研究对象；

分析汽车的受力情况；找圆心；

3.根据上式，结合前面的问题你能得出什么结论？

学生思考：

4.试分析如果汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？

学生讨论：

5.地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R（R=6400km），若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零？

该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中。

6.如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？

7.前面我们曾经学习过超重和失重现象，那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点，凹形桥的最低点分别处于哪种状态？（学生讨论总结过凸形桥最高点时处于失重状态，过凹形桥最低点时处于超重状态。）

课后听课老师提了一些意见，我做了一下整理，还不错的地方有：

1.能体现高效课堂要求，让学生较多地参与到课堂教学中，对年轻老师有指导作用。课堂上能流利使用普通话教学，能熟练使用现代化辅助教学工具。

2.整节课结构框架安排合理，很紧凑。把教材中的两个基本圆周运动的实例分析讲解得很透彻，物理思想传授到位。

3.教态自然大方，板书设计合理，重难点得到很好的突破，整体来说是一节成功的示范课。

4.以问题的方式引导学生思考，让学生主动参与学习，课堂效果相当好，大家有目共睹。学生学习热情高涨，课堂气氛非常好。

5.老师课堂上语言简洁精练，措辞准确到位，课堂掌控能力很好，能收能放。师生在轻松愉快的气氛中互动交流，学会知识等等。

不足之处是：

1.课堂上学生热情高涨，相对来说老师的激情有些不足。如果老师投入的激情更多一些，我认为课堂效果会更好。

2.我觉得用多媒体在课堂上展示了学习目标，应带着学生学习一下，让学生知道本节课的重点知识和主要内容是什么，学习时应注意什么。

3.课题引入时，多媒体展示的生活中的圆周运动是不是少点，更多地列举一些，或让学生自己再找一些，很容易的，效果是否会更好些。

4.课堂上有的学生回答问题后老师最好给予好评，哪怕学生回答得不好，或是回答错误，也最好鼓励一下等等。

另外，交流评课中还有一些老师提出自己上课时的一些疑义，课本上有一个圆周运动问题，不是在最高，也不是在最低位置的。也就是说要分析切向受力问题，这种问题我们上课时要不要讲呢？

关于这个问题大家讨论很激烈，一些老师认为不讲，不是重点内容，讲了会增加学习难度，以后用得不多；另一些老師则持相反观点，理由是新教材注重运动的合成与分解，圆周运动中径向和切向也体现了正交分解的重要物理研究方法。另外课本上前面已经安排了一般的曲线运动，方法是相关联的，应该讲一下。

教无常法，学无定法，一个人不管多么认真仔细，闭门造车永远走不远，也不会取得多么了不起的成绩；只有经常交流探讨，不断地听课评课，相互借鉴，取长补短，不断地给自己充电，才是一个老师能快速成长的正确之路。