高中物理人教版第五章曲線運動向心力 全國公開課

生活中的圓周運動一、教學目標1、知識與技能1、知道向心力是物體沿半徑方向的合外力。會在具體問題中分析向心力的來源。2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運動。2、過程與方法通過對幾個實例的分析，使學生明確具體問題必須具體分析。3、情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實際問題的思路和方法。二、教學重點分析圓周運動的基本方法：先分析物體所受的力，然后列出方程，解方程。三、教學難點確定向心力是由什么力來提供。四、教學過程◆引入【教師活動】圓周運動是我們常見的一種運動形式，學習圓周運動，對認識一些生活現(xiàn)象，以及解決生產(chǎn)生活中的一些問題有重要的意義。這節(jié)課我們就通過幾個實例來了解生活中的圓周運動?！翳F路的彎道【教師活動】要了解鐵路彎道的設計原理，我們先要知道鐵路，以及火車輪的構造。火車輪的構造的一個重要的特點就是有突出的輪緣。大家參照P56圖。大家思考一下，如果內(nèi)外軌一樣高，火車在轉彎的時候受力情況如何？火車在轉彎時的運動可以看成是圓周運動的一部分，那么這時運動所需的向心力是由什么力來提供的？參考課本的內(nèi)容來回答。【學生活動】閱讀課本，思考，回答問題火車轉彎時，在豎直方向上所受的重力和支持力相互平衡，相抵消，在水平方向上，由于輪緣與鐵軌的相互擠壓，外軌對車輪有一個向內(nèi)的彈力，這個力就是火車轉彎的向心力?！窘處熁顒印奎c評由于火車質量很大，靠這種方法得到向心力往往很容易損壞輪緣。在工程建設上，用什么方法可以解決這個問題呢？大家思考一下，結合課本里的講解來分析這個問題?！緦W生活動】閱讀課本，思考，回答問題轉彎處使外軌略高于內(nèi)軌，這樣，鐵軌對火車的支持力就不再豎直，而是斜向彎道的側，它與重力的合力指向圓心，為火車轉彎提供一部分向心力，減少了輪緣與外軌的擠壓。【教師活動】點評在修筑鐵路時，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當選擇內(nèi)外軌的高度差，當量的計算我們以后再來分析。下面大家思考一下，公路轉彎處的設計有什么特點，為什么要這么設計？【學生活動】思考，討論，回答問題公路在轉彎處內(nèi)側低于外側，這樣設計的原理于鐵軌在轉彎處的設計原理相似，是為了路面對機動車的支持力就不再豎直，而是斜向彎道的側，它與重力的合力指向圓心，為機動車轉彎提供一部分向心力。如果公路水平的話，機動車轉彎時向心力由車輪和路面間的靜摩擦力來產(chǎn)生，當路面滑或車速大時容易產(chǎn)生危險?！艄靶螛颉窘處熁顒印客瑢W們有沒有注意到，在我們身邊的橋，一般都是拱形的，也就是向上突起的，為什么橋要設計成拱形的而不是凹形的呢？下面就來分析一下。汽車在拱形橋上的運動可以看成是圓周運動的一部分，那么，向心力是由什么力提供的呢？大家來分析一下汽車在通過橋的最高點時的受力情況，看能得到什么啟示?！緦W生活動】閱讀課文，思考，討論，回答問題汽車在豎直方向受到重力G和橋的支持力FN，它們的合力就是使汽車做圓周運動的向心力F。方向恰好豎直向下則F＝G-FN又F=EQ\f(mv2,R)所以G-FN=EQ\f(mv2,R)FN=G-EQ\f(mv2,R)汽車對橋的壓力F’N與橋對汽車的支持力FN是一對作用力和反作用力，大小相等。所以壓力的大小為FN=G-EQ\f(mv2,R)這時汽車對橋的壓力小于汽車的重量?！窘處熁顒印奎c評，分析汽車通過凹形橋最低點的情況?！艉教炱髦械氖е噩F(xiàn)象【學生活動】“思考與討論”【教師活動】點評，分析從理論上分析這樣的情況有可能出現(xiàn)，這時駕駛員與座椅之間的壓力是零，駕駛員軀體各部分之間的壓力也是零，他可能有輕飄飄的感覺。在實際生活中，這種情況是不會出現(xiàn)的，而在航天飛行中會出現(xiàn)。請大家閱讀課本P58的內(nèi)容。回答下面的問題：⑴什么情況下，航天員會處于完全失重的狀態(tài)？（速度達到EQ\r(,Rg)）⑵請你猜想一下，如果飛行器的速度超過EQ\r(,Rg)，這可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（飛行器脫離地球的束縛，逃逸出去）【學生活動】閱讀課文“航天器中的失重現(xiàn)象”部分，回答問題?！綦x心運動【教師活動】剛才我們講到，當飛行器的速度過快時，地球的引力不足以提供飛行器做圓周運動所需的向心力，這時，飛行器就會偏離軌道，飛出去。相似的，如果物體做圓周運動時，向心力突然消失，比如，細繩系著小球做圓周運動，細繩突然斷開，這時，物體也會飛出去，做逐漸遠離圓心的運動。這里描述的兩種運動，就叫離心運動。大家思考一下，舉例說明，在生活中哪些情況下我們利用了離心運動，哪些情況下應該避免離心運動?！緦W生活動】思考討論，回答問題利用離心運動：脫水機、離心干燥機、離心制管技術、離心沉淀器避免離心運動：汽車轉彎速度不能過快、砂輪，飛輪工作時不能超過最大轉速【教師活動】點評五、板書設計