勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析案例

勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》案例課題 勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析 授課教師張赫教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：①知道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，它就是物體所受的向心力。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(yùn)動，會求變速圓周運(yùn)動中特殊點(diǎn)（該處物體所受合外力全部提供向心力，無切向分力）的向心力和向心加速度。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察、分析問題、解決問題的能力。提高學(xué)生概括總結(jié)知識的能力。情感目標(biāo)：滲透理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的觀點(diǎn)。重點(diǎn)分析具體問題中向心力的來源。難點(diǎn)分析具體問題中向心力的來源。教學(xué)手段利用多媒體，投影儀等現(xiàn)代化教學(xué)手段。教學(xué)方法創(chuàng)設(shè)情景法、討論法、實(shí)驗(yàn)法教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動復(fù)習(xí)提問引課使轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動，（轉(zhuǎn)臺與物體間沒有相對滑動）物體受到幾個力的作用？為什么物體會做勻速圓周運(yùn)動？在日常生活中有很多圓周運(yùn)動的實(shí)例：騎自行車、摩托車轉(zhuǎn)彎，汽車、火車轉(zhuǎn)彎，飛機(jī)作俯沖運(yùn)動等都是圓周運(yùn)動或圓周運(yùn) 丁動的一部分，這些運(yùn)動的向心力的來源是什么？這節(jié)課我們就來討論在具體的問題中向心力的來源？展示火車轉(zhuǎn)彎的情景，引入新課。回憶知識分析問題得出結(jié)論逐步進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)

二、新課教學(xué)1、火車轉(zhuǎn)彎展示火車轉(zhuǎn)彎的情形，提出問題：火車能在高出路面的工字型軌道滾滾向前而不越軌一寸，這是為什么？火車能安全的通過彎道，這又是為什么？分析火車車輪的特殊結(jié)構(gòu)。向心力的來源彎道行使時，如果內(nèi)外軌一樣高，則外側(cè)輪緣與鐵軌之間發(fā)生擠壓作用，外軌作用在輪緣上的彈力F，就是指向圓心使火車產(chǎn)生向心加速度的向心力（強(qiáng)調(diào)：指向圓心方向的合外力）。指出如果火車轉(zhuǎn)彎時的速率是v，轉(zhuǎn)彎處弧形軌道的半徑是r,火車的質(zhì)量是m,那么：F=mv2/r。繼續(xù)研究提出問題：請你設(shè)計，怎樣才能使輪緣跟鐵軌不相互擠壓，又能產(chǎn)生使火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力？彎道處外軌略高于內(nèi)軌的情況下，鐵軌對火車的支持力N的方向不在是豎直的，支持力N與重力G的合力F沿火車轉(zhuǎn)彎的半徑指向圓心。學(xué)生分析直道行駛火車受力情況彎道行駛火車運(yùn)動形式，圓周運(yùn)動必定受到向心力。學(xué)生交流，得出結(jié)論：設(shè)計：使路面向圓心一側(cè)傾斜一個很小的角度，使外軌略高于內(nèi)軌，如圖所示）如果外軌超出內(nèi)軌的高度適當(dāng)，可以使重力G與支持力N的合力F剛好等于火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力。這時,與輪緣不相互擠壓。

學(xué)生分析直道行駛火車受力情況彎道行駛火車運(yùn)動形式，圓周運(yùn)動必定受到向心力。學(xué)生交流，得出結(jié)論：設(shè)計：使路面向圓心一側(cè)傾斜一個很小的角度，使外軌略高于內(nèi)軌，如圖所示）TOC\o"1-5"\h\z設(shè)鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半 ！徑為R,h為內(nèi)外軌的高度差，d為兩軌道間的距離，火車以多大速度轉(zhuǎn)彎，外軌與輪緣不 ’尹相互擠壓。 ：’bF^Gtge 當(dāng)0角很小時：tg0~sin0=h/L???F=Gh/L向再由F^mv2/R,得mv2/R=Gh/L 則有：\=、GhR/md=、；ghR/d討論：①當(dāng)V、=V時，向心力完全由G和N的合力提供；買當(dāng)V實(shí)〉V時，火車輪緣與外軌相互擠壓；買當(dāng)V實(shí)〈V時，火車輪緣與內(nèi)軌相互擠壓。買2、汽車過拱橋在各種公路上拱形橋是常見的，質(zhì)量為m的汽車在拱橋上以速度v前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為R,我們來分析汽車通過橋的最高點(diǎn)時對橋面的壓力。當(dāng)汽車在橋面上運(yùn)動過最高點(diǎn)時，重力G和橋的支持力N在一條直線上，它們的合力是使汽車做圓周運(yùn)動的向心力F向。向F向=6—N=mv2/RN=G—mv2/R<G車對橋的壓力:N'=N<G提出問題：壓力小于重力什么現(xiàn)象？根據(jù)上面的分析可以看出：汽車行駛的速度越大對橋面的壓力越小，試分析一下，當(dāng)汽車的速度不斷增大時會有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？ _引導(dǎo)學(xué)生計算后展開討論：滲透德育教育：遵守紀(jì)律引導(dǎo)學(xué)生明確研究對象并對研究對象進(jìn)行受力分析。學(xué)生回想前面的知識，明確失重、重現(xiàn)象不只發(fā)生在豎直運(yùn)動的物體上。只要有豎直方向的加速度就會有超重、失重現(xiàn)象，而與速度方向無關(guān)。當(dāng)汽車的速度增大到mv2/R=mg即V=VRg時，汽車在橋頂只受重力G,又具水平速度引導(dǎo)學(xué)生計算后展開討論：滲透德育教育：遵守紀(jì)律引導(dǎo)學(xué)生明確研究對象并對研究對象進(jìn)行受力分析。學(xué)生回想前面的知識，明確失重、重現(xiàn)象不只發(fā)生在豎直運(yùn)動的物體上。只要有豎直方向的加速度就會有超重、失重現(xiàn)象，而與速度方向無關(guān)。鞏固練習(xí)小結(jié)布置作業(yè)練習(xí)1:練習(xí)2：分析勻速圓周運(yùn)動向心力的來源，在具體問題中首先要對物體進(jìn)行受力分析，根據(jù)受力來加以確定，由合力提供，也可能彈力、摩擦力等中的某一種力提供。質(zhì)量是ixio3kg的汽車駛過一座拱橋，已知橋頂點(diǎn)橋面的圓弧半徑是90m,g=10m/s2。求：汽車以15m/s2的速度駛過橋頂時，汽車對橋面的壓力；汽車以多大的速度駛過橋頂時，汽車對橋面的壓力為零？學(xué)生應(yīng)用知識解決問題啟發(fā)學(xué)生總結(jié)出規(guī)律板書