云南省峨山彝族自治縣高中物理第五章曲線運動第7節(jié)生活中的圓周運動教案新人教版必修2

1、5.7 生活中的圓周運動教 學(xué) 目標知識與技能1.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，它就是圓周運動的物體所受的向心力，會在具體問題中分析向心力的來源.2.能運用勻速圓周運動規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中具體實例.3.知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運動，會求變速圓周運動中物體在特殊點的向心力和向心加速度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.通過勻速圓周運動的規(guī)律也可以在變速圓周運動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系， 提高學(xué)生的分析能力.情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用實踐能力和思維創(chuàng)新意識；運用生

2、活中的幾個 事例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、求知欲和探索動機；通過對實例的 分析，建立具體問題具體分析的科學(xué)觀念.教材分析重點1.理解向心力是一種效果力2.在具體問題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運動定律求解有關(guān)問題難點1.具體問題中向心力的來源.2.關(guān)于對臨界問題的討論和分析.3.對變速圓周運動的理解和處理.教學(xué)方法講授法分析歸納法推理法分層教學(xué)法學(xué)法指導(dǎo)1.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.2.通過勻速圓周運動的規(guī)律也可以在變速圓周運動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力.教學(xué)準備投影儀CAI課件教學(xué)反思這只是課前的教學(xué)設(shè)

3、計，在課堂教學(xué)中根據(jù)教學(xué)實際情況隨時進行調(diào)整。-2 -火車轉(zhuǎn)彎特點：火車轉(zhuǎn)彎是教師活動學(xué) 生活動設(shè)計意圖復(fù)習：一般曲線運動問題的處理方法情景導(dǎo)入賽車在經(jīng)過彎道時都會減速， 如果不減速賽車就會出現(xiàn)側(cè)滑，從 而引發(fā)事故課件展示自行車賽中自行車在通過彎道時的情景根據(jù)展示可以看出自行車在通過彎道時都是向內(nèi)側(cè)傾斜， 這樣 的目的是什么？賽場有什么特 點？下面大家考慮一下，火車在通 過彎道時也不減速，那么我們?nèi)绾?來保證火車的安全呢？ 推進新課一、鐵路的彎道課件展示觀察鐵軌和火車車輪的形狀學(xué)生討論結(jié)論： 賽車和自行車都在做圓周 運動，都需要一個向心力而向 心力是車輪與地面的摩擦力提 供的，由于摩擦力的大小

4、是有限 的，當賽車與地面的摩擦力不足 以提供向心力時賽車就會發(fā)生 側(cè)滑，發(fā)生事故因此賽車在經(jīng) 過彎道時要減速行駛而自行車 在經(jīng)過彎道時自行車手會將身 體向內(nèi)側(cè)傾斜，這樣身體的重力 就會產(chǎn)生一個向里的分力和地 面的摩擦力一起提供自行車所 需的向心力，因此自行車手在經(jīng) 過彎道時沒有減速同樣道理摩 托車賽中摩托車在經(jīng)過彎道時 也不減速，而是通過傾斜摩托車 來達到同樣的目的檢查先學(xué)環(huán) 節(jié)任務(wù)的完 成情況。-3 -段圓周運動，圓周軌道為彎道所在 的水平軌道平面受力分析，確定向心力（向心 力由鐵軌和車輪輪緣的相互擠壓 作用產(chǎn)生的彈力提供）缺點： 向心力由鐵軌和車輪輪緣的 相互擠壓作用產(chǎn)生的彈力提供，由于火

5、車質(zhì)里大，速度快，由公式教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖-4 -2F mv/r,向心力很大，對火車和鐵軌 損害很大.問題：如何解決這個問題呢？（聯(lián)系自行車通過彎道的情況考慮）事實上在火車轉(zhuǎn)彎處，外軌要比內(nèi) 軌略微高一點，形成一個斜面，火車受 的重力和支持力的合力提供向心力，對2F向=mvo/r = F合=mgtan0vo=x/gr tan 6要使火車轉(zhuǎn)彎時損害最小， 應(yīng)以規(guī)定速 度轉(zhuǎn)彎，此時內(nèi)外軌道對火車兩側(cè)車輪 輪緣都無壓力二、拱形橋課件展示交通工具（自行車、汽車 等）過拱形橋.問題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速 度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R試畫出受力分析圖，分析汽車通過橋的最 高點時對橋的壓

6、力通過分析，你可以 得出什么結(jié)論？畫出汽車的受力圖，推導(dǎo)出汽車對學(xué)生討論（1）當v= v0，F(xiàn)向=F合內(nèi)外軌道對火車兩側(cè)車輪輪緣都無壓力（2）當vvo,F向F合時 外軌道對外側(cè)車輪輪緣有壓力(3)當vvvo,F向vF合時內(nèi)軌道對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有壓力在最高點，對汽車進行受力 分析，確定向心力的來源； 由牛頓第二定律列出方程求 出汽車受到的支持力；由牛內(nèi)外軌都無擠壓，這樣就達到了保護鐵學(xué)生通過自 主、合作、探 究的方式對一 些針對性問題 的思考訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的思 維和能力，通 過展示和評 價，讓學(xué)生體 驗到成功的喜 悅，提高學(xué)生學(xué)習物理的興 趣。頓第三定律求出橋面受到的2mv壓力FN=G -R可見，

7、 汽車對橋的壓力FN小于汽車的重力G并且， 壓力隨汽車速度的增大而減 小.歸納勻速圓周運動解題思路1.明確研究對象，分析其受力情況；2.確定圓心；3.列方程求解，在一條直 線上，簡化為代數(shù)運算；不在一條直線用平行四 邊形定則向指向圓心方-5 -橋面的壓力-、向合成；4.解方程并對結(jié)果進行必要的討論。教師活動學(xué)生活 動設(shè)計意圖-6 -解答：（1）汽車通過凹形橋面 最低點時，在水平方向受到牽 引力F和阻力f.在豎直方向受 到橋面向上的支持力Ni和向下 的重力G=mg如圖所示.圓弧 形軌道的圓心在汽車上方， 支 持力N與重力G=mg的合力為Ni-mg,這個合力就是汽車通過 橋面最低點時的向心力，即F

8、向=N-mg.由向心力公式有：2N-mg= mR2vm+mg=(2 OOOXR4000X10）N=2.89X10N根據(jù)牛頓第三定律，汽車對橋面最低點的壓力大小是42.98X10 N.（2）汽車通過凸形橋面最高點 時，在水平方向受到牽引力F和阻力f,在豎直方向受到豎 直向下的重力G=mg和橋面向 上的支持力Na,如圖所示.圓弧 形軌道的圓心在汽車的下方， 重力G=mg與支持力2的合力 為mg-Nb,這個合力就是汽車通 過橋面頂點時的向心力，即F向思維拓展汽車通過凹形橋最低點時，汽車對橋的壓力比汽車的重力大還是小 呢？學(xué)生自主畫圖分析，教師巡回指一輛質(zhì)量m=2.0 t的小轎車，駛 過半徑R=90

9、m的一段圓弧形橋面，重 力加速度g=10 m/s .求：（1） 若橋面為凹形，汽車以20 m/s的速度通過橋面最低點時，對橋面壓 力是多大？（2） 若橋面為凸形，汽車以10 m/s的速度通過橋面最高點時，對橋面壓 力是多大？（3）汽車以多大速度通過凸形橋面頂點時，對橋面剛好沒有壓力？學(xué)生通過自主、合作、探究的方 式對一些針對性 問題的思考訓(xùn) 練，培養(yǎng)學(xué)生的 思維和能力，通 過展示和評價，讓學(xué)生體驗到成 功的喜悅，提高 學(xué)生學(xué)習物理的 興趣。解得橋面的支持力大小為N202+290-7 -=mg-N2,由 向心力公式有2vmg-Nb= mR教教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖-8 -其軌道半徑近似等于地球半

10、徑R,/二、F解得橋面的支持力大小為v2N2=mgm=(2 000X10-2R冇/Io1024000X)N=1.78X10 N90學(xué)生通過自說一說根據(jù)牛頓第三定律，汽車在橋的主、合作、探汽車不在拱形橋的最咼點或頂點時對橋面壓力的大小為究的方式對最低點時，它的運動能用上面的方41.78X10 N.一些針對性法求解嗎？(3)設(shè)汽車速度為Vm時，通過凸問題的思考汽車受到重力和垂直于支持形橋面頂點時對橋面壓力為零訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)面的支持力，將重力分解為平行于根據(jù)牛頓第三定律，這時橋面對生的思維和支持面和垂直于支持面的兩個分汽車的支持力也為零，汽車在豎能力，通過展力,這樣，在垂直于支持面的方向直方向只受到重

11、力G作用，重力示和評價，讓上重力的分力和支持力的合力提G=mg就是汽車駛過橋頂點時的向?qū)W生體驗到供向心力.成功的喜悅,心力，即F向=mg由向心力公式三、航天器中的失重現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“思考與2有mg= m -得R提高學(xué)生學(xué)習物理的興討論”中提出的問題情境，用學(xué)過的知識加以分析，發(fā)表自己的見Vm=ygR = HOx 90m/s=30 m/s趣。解.上面“思考與討論”中描述的汽車以30 m/s的速度通過橋面頂情景其實已經(jīng)實現(xiàn)， 不過不是在汽點時，對橋面剛好沒有壓力車上，而是在航天飛行中學(xué)生：推導(dǎo)并得出結(jié)論一1.一輛卡車在丘陵地勻速行駛地形如圖所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段假

12、設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M它在地球應(yīng)是()表面附近繞地球做勻速圓周運動,A.a處B.b處C. c處D. d-9 -航天員質(zhì)量為m宇宙飛船和航天 員受到的地球引力近似等于他們 在地面的重力.試求座艙對宇航員 的支持力.此時飛船的速度多大？教教師活動學(xué)生活 動設(shè)計意圖-10 -通過求解，你可以得出什么結(jié)論？其實在任何關(guān)閉了發(fā)動機，又如圖所示，質(zhì)量m=2.0X10 kg的汽車以不變的速度先后駛過應(yīng)用學(xué)到的知學(xué)不受阻力的飛行器中，都是一個完凹形橋面和凸形橋面，兩橋面識來解決實際全失重的環(huán)境其中所有的物體都的圓弧半徑均為20mo由于輪問題，通過練習處于完全失重狀態(tài)胎太舊，如果受到超過3X105N掌握公式的應(yīng)過課堂小結(jié)的壓力時就會出現(xiàn)爆胎，則：用及理解公式木節(jié)課 中需要我們堂握的關(guān)鍵(1)汽車在行駛過程中，在哪各物理量的含本節(jié)課中需要我們掌握的關(guān)鍵是：一個要從力的方面認真分析，個位置最可能出現(xiàn)爆胎？義。程搞清誰來提供物體做圓周運動所需(2)為了使汽車安全過橋， 汽的向心力，能提供多大的向心力，車允許的最大速度是多少？是否可以變化；另一個方面從運動(3)若以(2)中所求得速度的物理量本身去認真分析，看看物行駛，汽車對橋面的最小壓力體做這樣的圓周運動究竟需要多大是多少的向心力如果供需雙方正好相等，則物體將做穩(wěn)定的圓周運動；布置作業(yè)教材“