2020-2021学年高中物理-第四章-匀速圆周运动-第4节-离心运动教案2-鲁科版必修2.doc

2020-2021学年高中物理 第四章 匀速圆周运动 第4节 离心运动教案2 鲁科版必修2

2020-2021学年高中物理 第四章 匀速圆周运动 第4节 离心运动教案2 鲁科版必修2

年级：
姓名：

- 9 -

离心运动
一、本节教材分析
本节教材选自山东科学技术出版社，普通高中课程标准实验教科书物理必修2第四章第四节的内容。在学习本节之前，学生已经学习过圆周运动，牛顿第一定律等知识，为本节课的知识学习做了很好的铺垫。教材首先从实际常见的案例中引出离心现象，最后探究得到发生离心现象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。本节主要让学生了解离心现象产生的原因及其在生产上的应用，教学时充分利用课本的素材，提高学生综合运用知识的能力。但是有些与离心运动有关的实际问题比较复杂，教学举例时应列举常见容易理解的例子。
二﹑学生情况分析
学生已经学习过圆周运动，牛顿第一定律等知识，抽象思维逐步形成，具备一定的实验观察和逻辑推理能力，对知识有着更强的求知欲。不过兴趣是最好的老师，兴趣的产生与好奇心和求知欲密切相关。好奇心是一种本能，当外界有什么新异的事物出现时，人总要去探究一下；求知欲是在好奇心的基础上发展起来的，是对知识的热烈追求；而兴趣就是在求知欲的基础上产生的，是推动学习的内在动力。所以在上课期间我利用各种手段来激起学生的兴趣和好奇心。
三、本节课的三维目标
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．。
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。
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。
四、教学的重点和难点：
教学重点：
物体做离心运动所满足的条件、特点。
教学难点：
对离心运动的理解及其实例分析。
五、教学用具与方法
用具：小球﹑细线、透明的塑料杯、玻璃球、自制小陀螺、离心转台、多媒体等
教法：讲授法、探究法、推理归纳法、实验法、多媒体课件演示法
六、教学过程
1、引入新课
播放视频：棉花糖的制作
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”?
知识回顾：
牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 
做圆周运动的物体，圆周上每点的速度方向均沿该点的切线方向。
通过多媒体展示台演示小球在光滑水平面做匀速圆周运动。
设问：物体为什么能做圆周运动？
由于上节课已经学习了匀速圆周运动的知识，学生知道是因为物体受到向心力，向心力使物体维持在圆周轨道上，而不是沿圆周切线方向飞离轨道。
做圆周运动的物体一定会受到指向圆心的向心力的作用，且提供的向心力＝需要的向心力。
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．
2、新课教学
1离心运动的定义
演示1：向心力突然消失
抡动一端带小球的细线，让小球做圆周运动
问：若松手小球会怎么运动，松手后还有没有力提供它做圆周运动的向心力，沿什么方向运动
答：当拉力消失后，也就是提供的向心力没有了，小球沿切线方向飞出。
问：为什么会沿切线方向飞出
答：因为惯性
问：但松手后小球沿切线方向飞出不容易观察，现在给大家两个实验器材，透明的塑料杯和玻璃球，如何能更清晰的观察到是否沿切线方向飞出，有没有哪个同学有更好的建议的？
问：如何让玻璃球做圆周运动，如何让向心力突然消失？
答：把塑料杯倒扣在玻璃珠上，让玻璃球做圆周运动，然后将杯子迅速提起。
教师说明：①在桌面找到一个相对水平的位置，②俯视可能更容易观察到现象，③不要急于将杯子提起，等玻璃球转速较慢时提起更容易观察。
学生分组实验，观察确实沿切线方向飞出。
教师小结：做匀速圆周运动的物体，当向心力突然消失的情况下，物体沿切线方向飞出，远离圆心。
问：如果物体所受的合外力不足以提供它所需要的向心力，作圆周运动的物体又会怎样呢？
演示2：出示手摇离心转台演示：转动转盘使物体在静摩擦力的作用做圆周运动
分析：f=mω2r
问：若转动角速度加大物体会怎样运动？
答：物体被甩出，离圆心越来越远，做离心运动（板书课题）
问：刚才这个现象物体为什么会离心？
答：ω增大导致需要的向心力增大，提供的向心力即静摩擦力大到一定程度静摩擦力满足不了，就要发生相对滑动。
教师小结：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动称作为离心运动．
（板书1、定义）
2离心运动的条件：
演示双球实验
当转速加快时，物体所受合外力不足以提供圆周运动的所需的向心力的情况下，物体做远离圆心的运动。物体运动的轨迹是怎样的呢？怎么样把物体运做离心运动的轨迹留在转盘上（留迹法）
教师演示：墨水滴做离心运动
在旋转的平台上滴几滴墨水，平台转动较慢时，墨水能随转台做圆周运动，当平台达到一定的转速时，墨水滴将做逐渐远离圆心的运动．
说明：墨水沿螺旋线远离圆心。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某条曲线，做远离圆心的运动。
如右图所示
总结：离心运动的条件：
当产生向心力的合外力F= 0时，物体便沿所在位置的切线方向飞出．
当合外力F<F向时，物体将沿切线和圆周之间的某条曲线运动，远离圆心而去．
补充：当F=F向 时，物体将沿圆周运动；
当F>F向时，物体将做靠近圆心的运动，即近心运动；
（板书2、条件）
3离心运动的本质
播放离心转盘视频
问：物体做离心运动的本质是什么，由于物体的什么性质会出现这种现象？
我们可以引导学生：“物体为什么会做圆周运动？”大部分学生都会回答：“因为物体受到向心力的作用！”接着问：“若突然没有了向心力，物体会发生什么情况？”“物体沿圆周的切线做匀速直线运动！”“为什么呢？”“因为物体具有惯性！”“分析得非常正确！当物体受到向心力的作用时，运动方向不断改变，使物体始终维持在圆周轨道上。若这个力突然消失或不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，由于惯性，物体就会做逐渐远离圆心的运动，即离心运动！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的圆周运动．
总结：离心现象的本质——物体惯性的表现
（板书3、本质：惯性）
离心运动在生活中的应用
看离心现象录像（洗衣机脱水过程、棉花糖的产生、离心沉淀器等片段），思考其中原因，互相议论交流。
（1）洗衣机的脱水筒。
洗衣机的脱水筒中的衣物上的水滴，在脱水筒工作时，水滴需要的向心力由什么决定？
提供的向心力由什么决定？什么情况下，水滴将被甩出？转速高时容易甩干衣物，还
是转速低时容易甩干衣物。
工作原理：当脱水筒快速转动时，脱水筒内衣物与水之间的附着力如果小于水做匀速圆周运动所需要的向心力，水就会与衣物分离，甩出脱水筒。
（2）棉花糖的产生
有小孔的内筒，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。砂糖先高温溶化成液态再被甩出即成棉花状。
（3）用离心沉淀器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．
（4）离心干燥器
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．
离心运动的危害
⑴ 汽车拐弯时的限速。
在公路转弯处，为什么车辆行驶不允许超过规定的速度？提供车子的向心力由什么决定？公交车转弯时，售票员或车上广播会提醒乘客：“前面转弯，请乘客站端扶好。”为什么？
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．
⑵ 高速旋转的飞轮、砂轮的限速。
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。
离心运动的防止
要防止离心现象发生，该怎么办？
1、 减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小
2、 增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力
七、课堂小结：
1、做圆周运动的物体，所受的合外力F突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动称作为离心运动．
2、离心现象是一种常见的现象，要理解其产生的原因，并会用来解释有关的问题．
3、做圆周运动的物体，若所受的合外力F大于所需的向心力时，物体就会做越来越靠近圆心的“近心”运动，人造卫星或飞船返回过程就有一阶段是做“近心”运动。
八、课堂练习:
1．由于惯性，做机械运动的物体总想保持原来的运动状态不改变。对于一个正在做圆周运动的物体，突然出现下列情况，其中正确的是（ ）。
A．当F合= 0时，物体将逐渐远离圆心
B．当F合= mω2r时，物体将逐渐远离圆心
C．当F合＜mω2r时，物体将逐渐靠近圆心
D．当F合＞mω2r时，物体将逐渐远离圆心
2．下列哪些现象是为了利用物体的离心运动 （ ）。
A、汽车转弯时要限制速度
B、洗衣机脱水过程
C、在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨
D、转速很高的砂轮半径不能做得太大
九、课后作业：
1．观察并思考：
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．
2. 书P84， 2、3
3. 导与学
十、板书设计
离心运动
一、离心运动 
1.定义
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.条件 
当F= 0时，物体沿切线方向飞出．
当F<F向时，物体沿切线和圆周之间的某条曲线远离圆心 
3.本质：
离心现象的本质——物体惯性的表现 
二、离心运动的应用 
(1)洗衣机的脱水筒
(2)棉花糖的产生
(3)离心沉淀器
(4)离心干燥器  
三、离心运动的危害与防止 
①车辆转弯时要限速 
②转动的砂轮和飞轮要限速
十一、教学反思
学生在学习离心运动中易出现以下几个误区：
误区一：做离心运动的物体受到离心力的作用。为转变学生这一“迷思概念”教学中设计的问题组引导学生总结：物体做离心运动是由于惯性引起的，而不是因为受到离心力的作用。并辅以课堂练习1帮助学生巩固这个结论，起到较好的效果。
误区二：做离心运动物体的运动轨迹总是沿圆周的切线。“双球实验”、“墨水滴做离心运动”等演示实验，并在PPT中展示图1直观了显示做离心运动物体的运动轨迹，从而改变错误认识
误区三：做圆周运动的物体的离心趋势沿圆周的切线方向。虽然教材也不要求学生掌握，但讲清楚此误区有两个作用：一、可以帮助学生构建更完善的知识体系；二、对它的正确理解有助于对做圆周运动物体受力分析，如水平圆盘上相对圆盘静止的物体，随圆盘一起做圆周。教学中在课堂小结时重新展示“墨水滴做离心运动”的实验结果，分析墨水滴的痕迹学生便能有清晰的认识。