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

1、5.7 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教 學(xué) 目標(biāo)知識(shí)與技能1.知道如果一個(gè)力或幾個(gè)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(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力，會(huì)在具體問題中分析向心力的來源.2.能運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中具體實(shí)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(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度過程與方法通過對勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)， 提高學(xué)生的分析和解決問題的能力.通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)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(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力和思維創(chuàng)新意識(shí)；運(yùn)用生

2、活中的幾個(gè) 事例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、求知欲和探索動(dòng)機(jī)；通過對實(shí)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問題難點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生 的分析和解決問題的能力.2.通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)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(zhǔn)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(jì)，在課堂教學(xué)中根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。-2 -火車轉(zhuǎn)彎特點(diǎn)：火車轉(zhuǎn)彎是教師活動(dòng)學(xué) 生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)：一般曲線運(yùn)動(dòng)問題的處理方法情景導(dǎo)入賽車在經(jīng)過彎道時(shí)都會(huì)減速， 如果不減速賽車就會(huì)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(shí)的情景根據(jù)展示可以看出自行車在通過彎道時(shí)都是向內(nèi)側(cè)傾斜， 這樣 的目的是什么？賽場有什么特 點(diǎn)？下面大家考慮一下，火車在通 過彎道時(shí)也不減速，那么我們?nèi)绾?來保證火車的安全呢？ 推進(jìn)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(yùn)動(dòng)，都需要一個(gè)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(dāng)賽車與地面的摩擦力不足 以提供向心力時(shí)賽車就會(huì)發(fā)生 側(cè)滑，發(fā)生事故因此賽車在經(jīng) 過彎道時(shí)要減速行駛而自行車 在經(jīng)過彎道時(shí)自行車手會(huì)將身 體向內(nèi)側(cè)傾斜，這樣身體的重力 就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(shí)沒有減速同樣道理摩 托車賽中摩托車在經(jīng)過彎道時(shí) 也不減速，而是通過傾斜摩托車 來達(dá)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(yùn)動(dòng)，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(diǎn)： 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(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)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(gè)問題呢？（聯(lián)系自行車通過彎道的情況考慮）事實(shí)上在火車轉(zhuǎn)彎處，外軌要比內(nèi) 軌略微高一點(diǎn)，形成一個(gè)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(shí)損害最小， 應(yīng)以規(guī)定速 度轉(zhuǎn)彎，此時(shí)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(diǎn)時(shí)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(dāng)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(dāng)vvo,F向F合時(shí) 外軌道對外側(cè)車輪輪緣有壓力(3)當(dāng)vvvo,F向vF合時(shí)內(nèi)軌道對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有壓力在最高點(diǎn)，對汽車進(jìn)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(dá)到了保護(hù)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(jià)，讓學(xué)生體 驗(yàn)到成功的喜 悅，提高學(xué)生學(xué)習(xí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)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(jìn)行必要的討論。教師活動(dòng)學(xué)生活 動(dòng)設(shè)計(jì)意圖-6 -解答：（1）汽車通過凹形橋面 最低點(diǎn)時(shí)，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(gè)合力就是汽車通過 橋面最低點(diǎn)時(shí)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(diǎn)的壓力大小是42.98X10 N.（2）汽車通過凸形橋面最高點(diǎn) 時(shí)，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(gè)合力就是汽車通 過橋面頂點(diǎn)時(shí)的向心力，即F向思維拓展汽車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)時(shí)，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(diǎn)時(shí)，對橋面壓 力是多大？（3）汽車以多大速度通過凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，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(jià)，讓學(xué)生體驗(yàn)到成 功的喜悅，提高 學(xué)生學(xué)習(xí)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(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)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(diǎn)或頂點(diǎn)時(shí)對橋面壓力的大小為究的方式對最低點(diǎn)時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(diǎn)時(shí)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(shí)橋面對生的思維和支持面和垂直于支持面的兩個(gè)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(jià)，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(diǎn)時(shí)的向?qū)W生體驗(yàn)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(xí)物理的興討論”中提出的問題情境，用學(xué)過的知識(shí)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(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)， 不過不是在汽點(diǎn)時(shí)，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(yùn)動(dòng),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(shí)飛船的速度多大？教教師活動(dòng)學(xué)生活 動(dòng)設(shè)計(jì)意圖-10 -通過求解，你可以得出什么結(jié)論？其實(shí)在任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，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(gè)完凹形橋面和凸形橋面，兩橋面識(shí)來解決實(shí)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(xí)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(shí)就會(huì)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(gè)要從力的方面認(rèn)真分析，個(gè)位置最可能出現(xiàn)爆胎？義。程搞清誰來提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)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(gè)方面從運(yùn)動(dòng)(3)若以(2)中所求得速度的物理量本身去認(rèn)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)；布置作業(yè)教材“