Diseño didáctico del movimiento circular Diseño didáctico "El movimiento circular en la vida"
Objetivos de enseñanza 1. Conocimientos y habilidades: ① Profundizar aún más la comprensión de la fuerza centrípeta y analizar la fuente de la fuerza centrípeta en problemas prácticos. ② Cultivar la capacidad de los estudiantes para observar, analizar y resolver problemas de forma independiente y mejorar la capacidad de los estudiantes para resumir conocimientos.
2. Proceso y método:
① A través del análisis de varios ejemplos de movimiento circular, domina el método de análisis de la fuerza centrípeta utilizando la segunda ley de Newton.
② Investigue la situación de inclinación en las curvas de las carreteras o de las vías del tren para cultivar la capacidad de los estudiantes de utilizar los conocimientos de física para resolver algunos problemas prácticos.
3. Actitudes y valores emocionales:
① Mediante la aplicación de la fuerza centrípeta en problemas específicos, cultivar la conciencia de los estudiantes sobre la aplicación del conocimiento físico a la vida y la práctica productiva. Permita que los estudiantes completen el análisis de algunos problemas de forma independiente y experimenten la alegría de resolver problemas de forma independiente.
Análisis del método de enseñanza
Esta es una sección muy práctica sobre el movimiento circular. También es una sección muy importante para adquirir métodos de aprendizaje de la física. Los métodos de aprendizaje deben ser buenos en el uso del conocimiento existente para permitir a los estudiantes deducir la fórmula de la fuerza centrípeta y realizar análisis de fuerza correctos por sí mismos, luego formular y resolver ecuaciones, y luego usar hábilmente la segunda ley de Newton para resolver las ideas y métodos generales de la fuerza centrípeta. problemas de fuerza.
Análisis de métodos de aprendizaje
Los estudiantes deben dominar el análisis de fuerzas y las ideas y métodos generales del uso de la segunda ley de Newton para resolver problemas, y deben aclarar aún más la fuente de la fuerza centrípeta y comprender la fuerza centrípeta. fuerza. Requiere que los estudiantes utilicen más sus manos y su cerebro.
Puntos clave y dificultades
Analizar el origen de la fuerza centrípeta en problemas concretos y comprender el fenómeno centrífugo.
Horas lectivas
2 horas
Medios y materiales didácticos
Video de tren girando, video de gotas de lluvia sacudiendo paraguas, barril de deshidratación de lavadora girando vídeo, vídeo de giro de coche, vídeo del fenómeno de ingravidez en naves espaciales.
Diseño del proceso de enseñanza
Ⅰ Introducción de temas
Hay muchos movimientos circulares en la vida. Piense en los movimientos circulares en la vida y dé algunos ejemplos.
(1) Curvas ferroviarias
[Pregunta] ¿Cuáles son las características de la superficie de la carretera en las curvas de las carreteras estándar? ¿Cuáles son los beneficios para los conductores? Respuesta: Alto por fuera y bajo por dentro. En las curvas, el conductor apenas necesita girar el volante. Entonces, ¿qué pasa cuando el tren gira? Luego reproduce el vídeo del tren girando.
Al analizar la situación cuando un tren gira y un vagón gira, ¿qué fuerza hace que se produzca una aceleración centrípeta cuando el tren gira? Si los rieles interior y exterior tienen la misma altura, el borde de la rueda exterior aprieta el riel exterior, lo que hace que el riel exterior se deforme elásticamente. La fuerza elástica del riel exterior contra el borde es la fuerza centrípeta cuando el tren gira. Si el riel exterior es ligeramente más alto que el riel interior en el giro, entonces la dirección de la fuerza de apoyo del riel sobre el tren es perpendicular a la vía y apunta a la curva interior. La fuerza resultante y la gravedad apuntan al centro de la vía. el círculo, aportando parte de la fuerza centrípeta para que el tren gire, lo que palia el problema. Se elimina la extrusión entre la llanta de la rueda y el carril exterior.
[Resumen] Al construir un ferrocarril, de acuerdo con el radio de la curva y la velocidad de conducción especificada, la diferencia de altura entre los rieles interior y exterior debe seleccionarse adecuadamente para que la fuerza centrípeta requerida al girar sea casi enteramente determinado por la fuerza combinada de la gravedad y la fuerza de suministro.
(2) Puente en arco
[Crear situación problemática] La gravedad y la fuerza de apoyo de un automóvil que viaja en una carretera nivelada son un par de fuerzas de equilibrio, pero al cruzar un puente en arco Cuando se trabaja con un puente cóncavo, ¿las fuerzas de gravedad y de apoyo también son un par de fuerzas de equilibrio? Los profesores permiten que los estudiantes discutan en función de las situaciones problemáticas que crean.
[Análisis] Si un automóvil viaja a velocidad constante o está parado en una carretera nivelada, está sostenido por la gravedad y el suelo en dirección vertical, y las dos fuerzas están equilibradas.
Si es un puente de arco, ¿cuál es la presión sobre el tablero del puente cuando un automóvil pasa por el punto más alto del puente a cierta velocidad? El análisis muestra que cuando el automóvil está en el punto más alto del puente permanente, el análisis de fuerza del automóvil muestra que la fuerza centrípeta es proporcionada por la fuerza combinada de la gravedad y la fuerza de soporte, y la gravedad es mayor que la fuerza de soporte del puente permanente. el puente sobre el automóvil y la presión del automóvil sobre el puente y el puente La fuerza de soporte sobre el automóvil es un par de fuerzas que interactúan, que son iguales en magnitud, opuestas en dirección y actúan sobre la misma línea recta.
[Resumen] La presión del vagón sobre el tablero del puente es menor que la gravedad del vagón. Cuanto mayor es la velocidad del vagón, menor presión ejerce sobre el tablero del puente.
[Dudoso] Si el tablero del puente es cóncavo, ¿cuál es la presión sobre el tablero del puente cuando los autos pasan por debajo?
(3) El fenómeno de la ingravidez en las naves espaciales
[Cree situaciones problemáticas] Deje que los estudiantes lean solos las partes de pensamiento y discusión del libro de texto y piensen en la Tierra como una enorme Puente arqueado El radio del tablero del puente es el radio de la Tierra. Hay un automóvil en el suelo con un peso de G. El suelo sostiene el automóvil y el automóvil continúa acelerando en dirección norte-sur. Según el análisis anterior, cuanto mayor sea la velocidad del coche, menor será el apoyo del suelo. ¿Sucederá esto? Cuando la velocidad alcanza un cierto nivel, ¿la fuerza de apoyo del suelo frente al automóvil es 0? ¿Cuál es la presión entre el conductor y el asiento en este momento? ¿Cuál es la presión entre las distintas partes del cuerpo del conductor? ¿Qué podría estar sintiendo en este momento?
[Resumen] Después de entrar en órbita, se puede considerar aproximadamente que las naves espaciales como satélites artificiales, naves espaciales y transbordadores espaciales se mueven en un movimiento circular uniforme alrededor de la Tierra. La Tierra en la nave espacial proporciona la base para el movimiento circular del satélite. Las personas y los objetos en la nave espacial se mueven en círculo con la nave espacial, y su fuerza centrípeta también es proporcionada por la gravedad. En este momento, toda la gravedad se utiliza para proporcionar fuerza centrípeta y no ejerce presión sobre otros objetos. y los objetos del interior se encuentran en un estado de total ingravidez.
(4) Movimiento centrífugo
[Pregunta] Cuando un objeto se mueve con un movimiento circular, si la fuerza centrípeta desaparece repentinamente en un momento determinado, ¿qué pasará con el objeto? Ese es el movimiento centrífugo que queremos aprender. Reproduzca videos de paraguas agitando gotas de lluvia y videos de lavadoras deshidratando barriles girando para alentar a los estudiantes a observar cuidadosamente el movimiento circular en la vida. Deje que los estudiantes lean el libro por sí mismos con las siguientes tres preguntas y resuma las reglas. Pregunta 1: ¿Qué es el movimiento centrífugo? Pregunta 2: ¿Cuáles son las aplicaciones del ejercicio excéntrico? Pregunta 3: Los peligros y la prevención del ejercicio centrífugo.
[Análisis] Los objetos en movimiento circular siempre tienden a volar en dirección tangencial debido a la inercia. Pero no salió volando porque la fuerza centrípeta lo tiraba, manteniendo constante su distancia del centro del círculo. Una vez que la fuerza centrípeta desaparece repentinamente, el objeto vuela en dirección tangencial. Por ejemplo, en el vídeo que reproducimos, las gotas de lluvia aún no han salido volando cuando el paraguas está girando. Cuando el paraguas se detiene, las gotas de lluvia salen volando debido a la inercia. Este es un fenómeno que experimentamos personalmente en la vida diaria. Excepto en la situación en la que la fuerza centrípeta desaparece repentinamente, cuando la fuerza combinada es insuficiente para proporcionar la fuerza centrípeta requerida, aunque el objeto no volará a lo largo de la línea tangente, se alejará gradualmente del centro del círculo. El movimiento que se describe aquí se llama movimiento centrífugo. A continuación, pida a los estudiantes que piensen en una pregunta: ¿bajo qué circunstancias un objeto realizará un movimiento cercano al centro? Después de la discusión, permita que los estudiantes discutan y lleguen a la conclusión: cuando la fuerza centrípeta es demasiado grande, el objeto se moverá cerca del centro.
Reflexión sobre la enseñanza
Esta lección debe centrarse en permitir que los estudiantes piensen más y practiquen más, a fin de cultivar el hábito de amar la vida y observar cuidadosamente los fenómenos de la vida. Permitir que los estudiantes resuman por sí mismos también puede ayudar a mejorar su capacidad para analizar y resolver problemas. En la enseñanza en el aula, los estudiantes participan activamente en las discusiones. Algunos estudiantes pueden dar ejemplos muy adecuados. Por ejemplo, al hablar sobre el ejercicio centrífugo y preguntarles qué son los ejercicios centrífugos en sus vidas, algunos estudiantes levantaron la mano para hablar. En el ejemplo del paraguas, giró y se detuvo, y otros estudiantes de repente se dieron cuenta. Algunos estudiantes preguntaron por qué el tambor de deshidratación de la lavadora no se detenía. Estos ejemplos y preguntas son la garantía de un aula eficiente.
Siento que en el futuro proceso de enseñanza, no solo debemos permitir que los estudiantes experimenten el impacto visual, sino también permitir que cada estudiante desarrolle un fuerte interés en la física desde el corazón, impulsándolo a continuar explorando, descubriendo y cultivando desde la escuela secundaria. Se espera que pronto aparezca en China un gran físico como Einstein.
Innovación en la enseñanza
Permita que los estudiantes discutan en grupos, resuman sus propias conclusiones, luego comparen diferentes conclusiones y deje que los representantes de cada grupo debatan, movilizando así completamente el entusiasmo y el entusiasmo de los estudiantes por aprender. .
Diseño de Pizarra
1. Curvas Ferroviarias
Seleccione adecuadamente la diferencia de altura entre los rieles interior y exterior para que la fuerza centrípeta requerida al girar esté casi completamente determinada. por la gravedad y la fuerza de soporte proporcionada por los esfuerzos combinados.
2. Puente Arqueado
La presión del carro sobre el tablero del puente es menor que la gravedad del carro. Cuanto mayor es la velocidad del vagón, menor presión ejerce sobre el tablero del puente.
3. Ingravidez en naves espaciales
4. Movimiento centrífugo
El movimiento centrífugo tiene muchas aplicaciones, pero a veces puede causar daño.