水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析

1、公開課課題：水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析授課班級(jí)：高一5班 授課時(shí)間：2019年4月23日授課教師：羅華權(quán)三維目標(biāo)：1知識(shí)與技能（1）會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源，明確向心力是按效果命名的力；（2）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)處理水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；（3）知道向心力，向心加速度的公式，并理解如何使用。2過(guò)程與方法（1）通過(guò)列舉生活中圓周運(yùn)動(dòng)的例子，總結(jié)出這些多樣的圓周運(yùn)動(dòng)的共同特點(diǎn)；（2）注意統(tǒng)一性和特殊性，注意一般方法和特殊方法，提高綜合分析的能力。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)受力的分析，體會(huì)到任何事物的變化和運(yùn)動(dòng)都能找到動(dòng)力學(xué)原因從而領(lǐng)悟到因

2、果的制約與被制約關(guān)系； （2）通過(guò)實(shí)際演練，使學(xué)生在鞏固知識(shí)的同時(shí)，體會(huì)到物理就在我們身邊，領(lǐng)略到將理論應(yīng)用于實(shí)際解決問(wèn)題而帶來(lái)的成功的娛樂(lè)； （3）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。教學(xué)重難點(diǎn)：1.重點(diǎn)：學(xué)會(huì)分析實(shí)際的向心力來(lái)源，能用向心力公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題，其中包括汽車在水平面上的轉(zhuǎn)彎、汽車在傾斜路面上的轉(zhuǎn)彎、火車轉(zhuǎn)彎等問(wèn)題。 2.難點(diǎn)：汽車水平路面轉(zhuǎn)彎的臨界速度問(wèn)題，和火車轉(zhuǎn)彎最理想速度問(wèn)題。 教學(xué)準(zhǔn)備：教師準(zhǔn)備：通過(guò)備課，準(zhǔn)備PPT，并從網(wǎng)上收集一些圖片和視頻。 教學(xué)方法：本節(jié)采用教師講授，學(xué)生分析問(wèn)題的并將其用理論知識(shí)進(jìn)行歸納整理的過(guò)程。 課時(shí)安排：1課時(shí)教學(xué)

3、過(guò)程： （一）知識(shí)回顧：播放視頻，復(fù)習(xí)向心力及向心加速度的計(jì)算公式。（二）視頻展示 火車與汽車事故：火車和汽車都在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生事故，引導(dǎo)學(xué)生思考，如果才能避免或降低車轉(zhuǎn)彎時(shí)事故的發(fā)生。設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（三）新課教學(xué) 1.汽車在水平路面上的轉(zhuǎn)彎（1）向心力的來(lái)源：汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，路面對(duì)汽車的靜摩擦力提供汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。（2）汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎，靠的是輪胎與路面間的靜摩擦力。設(shè)汽車以速率v轉(zhuǎn)彎，要轉(zhuǎn)的彎的半徑為R，則需要的側(cè)向靜摩擦力。如該汽車與地面間側(cè)向最大靜摩擦力為fmax，有得，轉(zhuǎn)彎的最大速率，又fmax=umg，則 。 超過(guò)這個(gè)速率v0，汽車就會(huì)側(cè)向滑動(dòng)。例1 設(shè)

4、質(zhì)量為m的汽車沿半徑為R的水平圓形跑道勻速率行駛，若汽車與水平路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。要使汽車不側(cè)滑，則汽車行駛的最大速率是多少？2.汽車在傾斜（外高內(nèi)低）路面上的轉(zhuǎn)彎（1）向心力來(lái)源：汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，若重力和支持力的合力恰好可以提供向心力，則汽車不受橫向摩擦力作用，否則汽車的向心力需要由重力、支持力和摩擦力的合力提供。（2）重力和支持力的合力提供向心力時(shí)，汽車通過(guò)彎道的速度：汽車恰好以速度v行駛時(shí)重力與地面的支持力的合力充當(dāng)向心力，即（r為彎道半徑，為傾斜的角度）3火車轉(zhuǎn)彎火車在轉(zhuǎn)彎處，外側(cè)的軌道高于內(nèi)側(cè)軌道，火車的受力分析如圖所示，其轉(zhuǎn)彎

5、時(shí)所需向心力由重力和彈力的合力提供。設(shè)車軌間距為L(zhǎng)，兩軌道高度差為h，車轉(zhuǎn)彎的半徑為R，質(zhì)量為M的火車在軌道上行駛。由三角形邊角關(guān)系可知由火車的受力分析可知。因?yàn)榻呛苄?，所以tan=sin。由于火車作勻速運(yùn)動(dòng)，其合外力充當(dāng)向心力。所以解得：例2火車在半徑r900 m的彎道轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8×105 kg，軌道寬為l1.4 m，外軌比內(nèi)軌高h(yuǎn)14 cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，給你一塊路牌來(lái)限制火車速度，這塊路牌上速度應(yīng)填多少？(很小時(shí)，可以近似認(rèn)為tansin；g取10 m/s2)討論:若火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定的速度為v0，當(dāng)火車實(shí)際速度為v時(shí)，有下列三種可能：當(dāng)v時(shí)，內(nèi)外軌均不受側(cè)向擠壓的

6、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）。課堂小結(jié)：歸納勻速圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)用問(wèn)題的解題步驟： A、明確研究對(duì)象，確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，找到圓心和半徑。 B、確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行具體的受力分析，分析哪些力提供向心力。 C、建立以向心方向?yàn)檎较虻淖鴺?biāo)，找出向心方向的合外力，根據(jù)向心力公式列方程。 D、解方程，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論。練習(xí)：1.在水平面上轉(zhuǎn)彎的汽車，提供向心力的是( )A.重力和支持力的合力 B.靜摩擦力C.滑動(dòng)摩擦力 D.重力、支持力和牽引力的合力2.在世界一級(jí)方程式

7、錦標(biāo)賽中，賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，常常在彎道上沖出跑道，其原因是（ ）A.是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員未能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤造成的B.是由于賽車行駛到彎道時(shí)，沒(méi)有及時(shí)加速造成的C.是由于賽車行駛到彎道時(shí)，沒(méi)有及時(shí)減速造成的D.是由于在彎道處汽車受到的摩擦力比在直道上小造成的3.某游樂(lè)場(chǎng)里的賽車場(chǎng)地為圓形，半徑為250m一賽車和乘客的總質(zhì)量為100kg，車輪胎與地面間的最大靜摩擦力為600N。求:（1）若賽車的速度達(dá)到72km/h，這輛車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)移？（2）若將場(chǎng)地建成外高內(nèi)低的圓形，且傾角為45°，要使賽車不受側(cè)向摩擦力，賽車行駛速度為多少？板書設(shè)計(jì)向心力的實(shí)例分析水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析1、汽車在水平路面上的轉(zhuǎn)彎（1）向心力的來(lái)