生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

1、物理必修2第六章第7節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與能力在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，能用向心力和向心加速度的公式求最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的向心力和向心加速度。培養(yǎng)綜合應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力。 會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源。 掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般方法，會(huì)處理水平面、豎直面的問(wèn)題2過(guò)程與方法通過(guò)向心力的實(shí)例分析，體會(huì)向心力的來(lái)源，并能結(jié)合具體情況求出相關(guān)的物理量。關(guān)注勻速圓周運(yùn)動(dòng)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)解決生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題，養(yǎng)成仔細(xì)觀察、善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考的良好習(xí)慣。【教學(xué)重點(diǎn)】1、掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式及與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的幾個(gè)公式2、

2、能用上述公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例【教學(xué)難點(diǎn)】理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是由某幾個(gè)力的合力提供的，而不是一種特殊的力。【教學(xué)方法】講授法、分析歸納法、推理法【教學(xué)工具】投影儀、CAI課件、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備等【教學(xué)過(guò)程】一、引入新課教師活動(dòng)：復(fù)習(xí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)（提問(wèn)） 描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的各個(gè)物理量及其相互關(guān)系。 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特征？合力就是向心力，產(chǎn)生向心加速度只改變物體速度的方向，方向始終指向圓心；速度大小不變，方向時(shí)刻改變；加速度大小不變，方向時(shí)刻改變；大?。?勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體力學(xué)特點(diǎn)合力是向心力，向心力是怎樣產(chǎn)生的？分析以下幾種情況的受力情況。學(xué)生活動(dòng)：思考并回答問(wèn)題

3、。教師活動(dòng)：傾聽(tīng)學(xué)生的回答，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。導(dǎo)入新課：學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目的，在生活中有很多的圓周運(yùn)動(dòng)。 課件展示：賽車轉(zhuǎn)彎、過(guò)山車、航天員本節(jié)課通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)例的探討來(lái)深入理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)并學(xué)會(huì)應(yīng)用。（學(xué)習(xí)目標(biāo)）二、新課教學(xué)(一) 水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)（火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題）觀看火車過(guò)彎道的影片和火車車輪的結(jié)構(gòu)的系列圖片，請(qǐng)學(xué)生注意觀察 問(wèn)題1：請(qǐng)根據(jù)你所了解的以及你剛才從圖片中觀察到的情況，說(shuō)一說(shuō)火車的車輪結(jié)構(gòu)如何？軌道結(jié)構(gòu)如何？（軌道將兩車輪的輪緣卡在里面。) 問(wèn)題2：如果內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)做曲線運(yùn)動(dòng)，所受合外力應(yīng)該怎樣？需要的向心力有那些力提供。問(wèn)題3：火車的質(zhì)量很大，

4、行駛的速度很大，如此長(zhǎng)時(shí)間后，對(duì)軌道和列車有什么影響？如何改進(jìn)才能夠使軌道和輪緣不容易損壞呢？（當(dāng)內(nèi)外軌一樣高時(shí)，鐵軌對(duì)火車豎直向上的支持力和火車重力平衡向心力由鐵軌外軌的輪緣的水平彈力產(chǎn)生這種情況下鐵軌容易損壞輪緣也容易損壞） 探究活動(dòng)：再次展示火車轉(zhuǎn)彎時(shí)候的圖片，提醒學(xué)生觀察軌道的情況。分析：當(dāng)外軌比內(nèi)軌高時(shí)，鐵軌對(duì)火車的支持力不再是豎直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以減輕軌和輪緣的擠壓。最佳情況是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，鐵軌的內(nèi)、外軌均不受到側(cè)向擠壓的力受力分析：如圖所示火車受到的支持力和重力的合力的水平指向圓心，成為使火車拐彎的向心力動(dòng)力學(xué)方程：根據(jù)牛頓第二

5、定律得mgtanm 其中r是轉(zhuǎn)彎處軌道的半徑，是使內(nèi)外軌均不受力的最佳速度分析結(jié)論：解上述方程可知rgtan 可見(jiàn)，最佳情況是由、r、共同決定的當(dāng)火車實(shí)際速度為v時(shí)，可有三種可能，當(dāng)v時(shí)，內(nèi)外軌均不受側(cè)向擠壓的力；當(dāng)v時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力增大，外軌提供一部分力）；當(dāng)v時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力減少，內(nèi)軌提供一部分力）例1: 鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是1435m，內(nèi)外軌的間距為1.435m規(guī)定火車通過(guò)這里的速度是72km/h，內(nèi)外軌的高度差應(yīng)為多少才能使軌道不受輪緣的擠壓？總結(jié)：物體在水平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從力的角度看其特點(diǎn)是合外力的方向一定在水平方向上，由于重力方向在豎直

6、方向，因此物體除了重力外，至少再受到一個(gè)力，才有可能使物體產(chǎn)生在水平面勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力思維拓展極其應(yīng)用：還有哪些實(shí)例和這一模型相同？自行車轉(zhuǎn)彎，高速公路上汽車轉(zhuǎn)彎、特技摩托表演（視頻簡(jiǎn)單演示）等等（二）豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（最高點(diǎn)和最低點(diǎn)）（ 展示圖片 拱形橋 凸形橋 平直橋）通過(guò)提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)。 問(wèn)題1：如果汽車在水平路面上勻速行駛或靜止時(shí)，在豎直方向上受力如何？ 如果汽車在拱形橋頂點(diǎn)靜止時(shí)，橋面受到的壓力如何？ 問(wèn)題2：如果汽車在拱形橋上，以某一速度v通過(guò)拱形橋的最高點(diǎn)的時(shí)候，橋面受到的壓力如何？ 引導(dǎo)學(xué)生分析受力情況，并逐步求得橋面所受壓力。&#

7、160;問(wèn)題3：根據(jù)上式，結(jié)合前面的問(wèn)題你能得出什么結(jié)論？  A汽車對(duì)橋面的壓力小于汽車的重力mg；  B汽車行駛的速度越大，汽車對(duì)橋面的壓力越小。 問(wèn)題4：試分析如果汽車的速度不斷增大，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？ 當(dāng)速度不斷增大的時(shí)候，壓力會(huì)不斷減小，當(dāng)達(dá)到某一速度時(shí)，汽車對(duì)橋面完全沒(méi)有壓力，汽車“飄離”橋面。問(wèn)題5：如果汽車的速度比臨界更大呢？汽車會(huì)怎么運(yùn)動(dòng)？汽車以大于或等于臨界的速度駛過(guò)拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)，汽車與橋面的相互作用力為零，汽車只受重力，又具有水平方向的速度的，因此汽車將做平拋運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)題7：如果是凹形橋，汽車行駛在最低點(diǎn)時(shí)，橋面受到的

8、壓力如何？  問(wèn)題8：前面我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)超重和失重現(xiàn)象，那么試?yán)谩俺⑹е亍钡挠^點(diǎn)定性分析汽車在拱形橋最高點(diǎn)，凹形橋的最低點(diǎn)分別處于哪種狀態(tài)？ 總結(jié)：物體在豎直面的圓周運(yùn)動(dòng)，要求掌握的是在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，從力的角度看：在最低點(diǎn)，物體除了重力外，還必須受到一個(gè)豎直向上的壓力在最高點(diǎn)，重力可以提供同心力，即mgm, 是最高點(diǎn)的臨界速度（可以是最大值，也可以是最小值），根據(jù)在最高點(diǎn)接觸物體的特點(diǎn)，可能再提供豎直向上的力，也可能再提供豎直向下的力，要具體情況具體分析。ABCD例：一輛滿載的卡車在起伏的公路上勻速行駛，如圖所示，由于輪胎過(guò)熱，容易爆胎。暴胎可能性最大的地段是( ) （三）課堂小結(jié)  請(qǐng)同學(xué)來(lái)完成，教師進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充  通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對(duì)正確判斷向心力的來(lái)源有了更清晰的認(rèn)識(shí)，從而我們可以引用牛頓第二定律更加從容的解決圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。（四）、隨堂練習(xí)質(zhì)量為M=20×104KG的汽車以不變的速率先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑為20M，如果橋面承受的壓力不得超過(guò)30×105N，則汽車允許的最大速率是多少？若以所求速率行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？最容易發(fā)生爆胎的點(diǎn)是？ （五）布置