魯科版必修二《向心力的實例分析》學(xué)案

1、最新魯科版必修二向心力的實例分析學(xué)案案（高 中部）課題：一向心力的實例分析（第1課時）設(shè)計者： （第一周 月日） T數(shù)跖標(biāo)1、知識與技能.知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力；會在具體問題中分析向心力的來源。.引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識分析實例，使學(xué)生深刻理解向心力的 基礎(chǔ)知識。2、過程與方法通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學(xué)生的分析和解決問 題的能力。3、情感態(tài)度與價值觀 .通過對幾個實例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析； .激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣。 I二!重點與康1、重點 .理解

2、做勻速圓周運動的物體受到的向心力是由某幾個力的合力提供的，而不是一種特殊的力； .找出向心力的來源。2、難點 .火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運動模型的建立； .合外力提供向心力。三教學(xué)方落才景等字、分析推理、講練結(jié)合i / ii四.教學(xué)過程教學(xué)過程補充與完善(一)導(dǎo)學(xué)提綱問題一：火車在平直軌道上勻速行駛時 ，所受的合力等于 0,那么當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時，我們說它做圓周運動，那么是什么力提供火車的向心力呢？(1)假如不把彎道處設(shè)計為外高內(nèi)低，而設(shè)計成平坦的，會造成什么情況？(2)什么情況下鐵軌和輪緣間的擠壓完全消.失?這時向心力由什么提供？請畫火車受力圖1(3)什么情況下鐵軌和輪緣間有擠壓？擠壓力大小、方

3、向如何？這時向心力由什么提供？請11畫火車受力圖工工問題二：汽車過橋時對橋面的壓力由什么決定？(1)汽車過凸形橋時對橋面的壓力由什么決定，要減速還是加速？(2)汽車過凹形橋時對橋面的壓力由什么決定，要減速還是加速？說明：汽車做的不一定是勻速圓周運動，仍使用了勻速圓周運動的公式，原因是向心力和向心加速度的公式對于變速圓周運動同樣適用。(二)基礎(chǔ)知識的全面楨測與過關(guān)1 .勻速圓周運動(1)定義：線速度的圓周運動.(2)性質(zhì)：向心加速度大小,的變加速曲線運動.(3)質(zhì)點做勻速圓周運動的條件：合力人小小艾，方向始終與速度方向垂直且指向 。2 .非勻速圓周運動(1)定義：線速度大小、方向均 的圓周運動.

4、(2)合力的作用合力沿速度方向的分量Ft產(chǎn)生切向加速度，F(xiàn)t = mat,它只改變速度的.合力沿半徑方向的分量Fn產(chǎn)生向心加速度,Fn = man,它只改變速度的.(三)重點.難點的精講新課引入：分析和解決勻速圓周運動的問題 ，關(guān)鍵是把向心力的來源弄清楚。本節(jié)課我們應(yīng)用向心力公式來分析幾個實際問題。(一)復(fù)習(xí)關(guān)于向心力的來源1、向心力是按效果命名的力；2、任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力；3、不能認為做勻速圓周運動的物體除了受到物體的作用力以外，還要另外受到向心力作用。(二)實例1:火車轉(zhuǎn)彎課件模擬在平直軌道上勻速行駛的火車，提出問題：(1

5、)火車受幾個力作用？(2)這幾個力的關(guān)系如何？(學(xué)生觀察，畫受力分析示意圖)師生互動：火車受重力、支持力、牽引力及摩榛力，其合力為零。過渡：那火車轉(zhuǎn)彎時情況會有何不同呢？課件模擬平彎軌道火車轉(zhuǎn)彎情形 ，提出問題：(1)轉(zhuǎn)彎與直進有何不同？(2)當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時，它在水平方向做圓周運動。是什么力提供火車做圓周運動所需的向心力呢？師生互動：分析內(nèi)外軌等高時向心力的來源(運用模型說明)(1)此時火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。(2)外軌對輪緣的彈力提供向心力。(3)由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損害鐵軌。師設(shè)疑：那么應(yīng)該如何

6、解決這個問題？學(xué)生活動：發(fā)揮自己的想象能力，結(jié)合知識點設(shè)計方案。提示：(1)、設(shè)計方案目的是為了減少彈力(2)、播放視頻火車轉(zhuǎn)彎學(xué)生提出方案： 火車外軌比內(nèi)軌高，使鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上。此時，支持力與重力不再平衡，他們的合力指向“圓心”，提供 向心力，從而減輕輪緣和鐵軌之間的擠壓。學(xué)生討論：什么情況下可以完全使輪緣和鐵軌之間的擠壓消失呢？學(xué)生歸納：轉(zhuǎn)彎處要選擇內(nèi)外軌適當(dāng)?shù)母叨炔睿罐D(zhuǎn)彎時所需的向心力完全由重力G和支持力FN來提供，這樣外軌就不受輪緣的擠壓了。師生互動：老師邊畫圖邊講解做定量分析并歸納總結(jié)(過程略)(三)實例2:汽車過拱橋 (可通過學(xué)生看書，討論，總結(jié))問題：質(zhì)量為

7、m的汽車在拱橋上以速度 v前進，橋面的圓弧半徑為 r, 求汽車通過橋的最高點時對橋面的壓力。解析：選汽車為研究對象 ，對汽車進行受力分析：汽車在豎直方向 受到重力G和橋?qū)嚨闹С至?F1作用，這兩個力的合力提供向心力、 且向心力方向向下建立關(guān)系式：2F® = G - Fi = m一 rG-m r又因支持力與汽車對橋的壓力是一對作用力與反作用力，所以3 / 11G-mV2r(1)(2)(3)當(dāng) v =rg,F = 0當(dāng) 0 < v < 附 0 < F < mg當(dāng)v >脫離橋面，發(fā)生危險。小結(jié)：上述過程中汽車雖然不是做勻速圓周運動，但我們?nèi)匀皇褂昧藙蛩賵A周運

8、動的公式。原因是向心力和向心加速度的關(guān)系是一種瞬時對應(yīng)關(guān)系，即使是變速圓周運動，在某一瞬時，牛頓第二定律同樣成立，因 此，向心力公式照樣適用。（四）重點，難點的分層運用i .把盛水的小水桶拴在長為i的繩子的一端，使這個小水桶在豎直平面內(nèi)做圓周運動，要使水在小水桶轉(zhuǎn)到最高點時不從桶里流出來，這時水桶轉(zhuǎn)動的角速度至少應(yīng)該是：a.、2glB.2.glc.Jg/ld. jg/2l2.飛行員質(zhì)量為 m,駕駛飛機在豎直平的內(nèi)以速度v做勻速圓周運動，在豎直平面上的最高點和最低點，飛行員對座椅的壓力：2A.在取低點比取局點大 2mgB.在取低點比取局點大 2mv / RC.在最低點比最高點小 2mgD.在最低

9、點與最高相等（五）分層作業(yè)的布置i.精彩一刻2 .不足之處3 .努力方向漳州立人學(xué)校分層與學(xué)案（高中部）課題： 向心力的實例分析（第2課時）設(shè)計者： （第一周 月日） &事i標(biāo)1、知識與技能 .使學(xué)生學(xué)會運用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力的方法 .熟練掌握應(yīng)用向心力知識分析兩類圓周運動模型的步驟和方法。 .會運用學(xué)到的知識估測自行車轉(zhuǎn)彎向心力。，使學(xué)生經(jīng)歷深度思維過程，學(xué)會怎樣分析向2、過程與方法通過創(chuàng)造各種教學(xué)情境、師生互動交流與討論心力，并引導(dǎo)學(xué)生動手動腦做實驗。3、情感態(tài)度與價值觀通過生動有趣的實驗，給學(xué)生愉快的情感體驗，使學(xué)生體會學(xué)習(xí)物理的樂趣 ，逐漸養(yǎng)成善于 發(fā)現(xiàn)，勤于

10、思考的好習(xí)慣。 I二!重點與次1、重點 .水流星的向心力分析； .豎直平面內(nèi)圓周運動過最高點最小速度的理解、向心力來源2、難點理解并掌握在勻速圓周運動中合外力提供向心力，能用向心力公式解決有關(guān)圓周運動的實際問題。 M教學(xué)方滂分層導(dǎo)字、歸納總結(jié)、講練結(jié)合教學(xué)過程補充與完善教學(xué)過程（一）導(dǎo)學(xué)提綱問題一：在豎直平面內(nèi)作圓周運動的臨界問題如圖1、2、3、4所示，在豎直平面作圓周運動：繩子綁著小球；沒有 物體支承的小球；小球與輕質(zhì)桿相連；水流星的圓周運動。在最高點 和最低點受力如何？什么力提供向心力？過最高點臨界條件是什么？（思考：在其余點受力如何、由什么力提供向心力？）E 1留21、向心力：作用效果是

11、產(chǎn)生向心加速度 改變線速度的一方向指向5 / 112、公式： Fn= = m- = mT2-r 單位： N（三）重點.難點的精講（一）豎直平囿內(nèi)的圓周運動過渡：教師演示“水流星”提出問題/陶提問：最高點水的受力情況？向心力是什么？/ 、f 提問：最低點水的受力情況？向心力是什么？、/ 提問：速度最小是多少時才能保證水不流出？、 /、也學(xué)生討論：最高點、最低點整體的受力情況。師生互動：在豎直平面內(nèi)圓周運動能經(jīng)過最高點的臨界條件：1、用繩系水桶沿圓周運動，桶內(nèi)的水恰能經(jīng)過最高點時，滿2足彈力F=0,重力提供向心力 ma=mv 得臨界速度V0= gr 當(dāng)水桶速度 v>v。時力能經(jīng)過最r點2、如

12、果是用桿固定小球使球繞桿另一端做圓周運動經(jīng)最高點時，由于所受2一重力可以由桿給它的向上的支持力平衡，由mg-F=m =02得臨界速度Vo=0r當(dāng)小球速度v > 0時，就可經(jīng)過最高點。23、小球在圓軌道外側(cè)經(jīng)取局點時 ,mgF=m 當(dāng)F=0時得r臨界速度丫歸飛吊?當(dāng)小球速度VWV。時才能沿圓軌道外側(cè)經(jīng)過最高點。（二）歸納勻速圓周運動應(yīng)用問題的解題步驟1、明確研究對象,確定它在哪個平面內(nèi)做圓周運動,找到圓心和半徑。2、確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力。3、建立以向心方向為正方向的坐標(biāo)，找出向心方向的合外力，根據(jù)向cc心力公式列方程。4、解方程，對結(jié)

13、果進行必要的討論。（三）動手動腦玩中學(xué)-選其中一個或兩個做探究1 .估測自行車轉(zhuǎn)彎的向心力2 .電動車的雜技動作（老師演示一下）3 .圓錐擺為什么轉(zhuǎn)速大會向上飄？.4 .呼啦圈（四）重點、難點的分層運用1 .如圖所示，兩個半徑不同內(nèi)壁光滑的半圓軌道,固定于地面,一小球先>10 P1后從與球心在同-7K平高度上的A、），B兩點,從靜止開始自由滑下,通過最低點時，下述說法不正確的是：A.小球?qū)壍赖撞康膲毫ο嗤珺.小球?qū)壍赖撞康膲毫Σ煌珻.速度大小不同，半徑大的速度大D.向心加速度的大小相同2.質(zhì)量為m的物體用長L=0.8m長的細繩懸掛在天花板上。物體經(jīng)推 動后在水平面上做勻速圓周運動，運

14、動中細繩掃過的面是一個圓錐 面，如圖，若物體運動時懸繩與豎直方向. 小上木 乙夾角0 =60° o求物體做勻速圓周運動的周期為多少？（取 g=10m/s2），/（五）分層作業(yè)的布置國教學(xué)反思1 .精彩一刻:2 .不足之處:3 .努力方向:7 / 11漳州立人學(xué)校分層與學(xué)案（高中部）課題：向心力的實例分析（第3課時）設(shè)計者： （第一周月 日） I教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能 .引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識分析實例使學(xué)生深刻理解向心力的基礎(chǔ)知識。 .熟練掌握應(yīng)用向心力知識分析兩類圓周運動模型的步驟和方法。2、過程與方法運用啟發(fā)式問題探索教學(xué)方法 ，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索動機；鍛煉學(xué)

15、生觀察、分析、 抽象、建模的解決實際問題的方法和能力。3、情感態(tài)度與價值觀 .激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣。 .培養(yǎng)學(xué)生的主動探索精神、應(yīng)用實踐能力和思維創(chuàng)新意識。二口重點與次1、重點理解并掌握在勻速圓周運動中合外力提供向心力。2、難點能用向心力公式解決有關(guān)圓周運動的實際問題。 |三§教事方泊曇令字、歸納總結(jié)、誘導(dǎo)探究.教學(xué)過程補充與完善教學(xué)過程(一)導(dǎo)學(xué)提綱物體依靠什么做圓周運動？(1)做圓周運動的物體一定要受到一個始終指向 等效力白作用，這個力 叫做向心力(2)這個力的方向始終指向 ，總是與運動方向(3)向心力只改變速度的 _，不改變速度的，所以向心力不做功(4)

16、向心力是根據(jù) 命名的，它可能是重力、彈力、摩擦力或者是其它的力，或者是它們的合力，也可能是某個力的合力，不一定是合外力，只有在勻 速圓周運動中向心力才是合外力，(或者說成勻速圓周運動的切向力為零)(二)基礎(chǔ)知識的全面檢測與過關(guān)一、汽車過拱形橋的問題(1)凸橋，汽車在凸橋頂部時，向心力由 和 的合力提供。F 向=m",當(dāng) v=時,N = 0.r(2)凹橋，汽車在凹橋底部時，向心力由重力和支持力的合力提供 2VF 向=m 一 r二、過山車如圖，在最高點A,向心力由軌道的 和重力的合力提供,F 向= m： , v 越小，N越小，當(dāng) N= 0 時,Vmin = grjT .2，一 , ，一V

17、在最低點B,F向=N mg = m；.9 / 11(三)重克.難點的精講輕繩模型輕桿模型常 見 類 型均是沒有支撐的小球四(廊由甯)、j均是有支撐的小球 通融過最高點的 臨界條件由2mg= mv4導(dǎo) v 臨=gr由小球能運動即可得v臨=0討 論 分 析(1)過最高點時,v> Vgr，2FN+mg=mv-,繩、軌道 r對球產(chǎn)生彈力Fn(2)當(dāng)vv 而時,不能過 最高點，在到達最高點前 小球已經(jīng)脫離了圓軌道(1)當(dāng) v=0 時,FN = mg, Fn為支持力，沿半徑背離 圓心.(2)當(dāng)0vvv四時， 2-Fn+ mg= mv7,Fn背離圓心， 隨v的增大而減小.當(dāng)v = G時,Fn=0.(4)當(dāng) v>ygr 時，2Fn+ mg = m：,Fn指向圓心并隨v的增大而增大在最高 點的2 FNv圖線取?i些直向下為正方向四/取豎直向下為正方1可J X./ .ogr襁-mg(（四）重點，難點的分層運用4.如圖，細繩一端系著質(zhì)量 M=0.6kg的物體，靜止在水平面，另一端通過光 滑小孔吊著質(zhì)量 m=O.3kg的物體，M的中點與圓孔距離為 O.2m,并知M 和水平