離心現(xiàn)象教學設計

離心現(xiàn)象【授課目的】一、知識與技術1.知道若是一個力或兒個力的合力的收效是使物體產生向心加速度，它就是物體的向心力。會在詳盡問題中解析向心力的本源。2.引導學生應用牛頓第二定律和有關向心力知識解析實例，使學生深刻理解向心基礎知識。

所受力的熟練掌握應用向心力知識解析兩類圓周運動模型的步驟和方法。知道物體做離心運動的條件。認識離心運動的應用和防范。二、過程與方法1.經過對勻速圓周運動的實例解析，浸透理論聯(lián)系實質的見解，提高學生的解析決問題的能力。2.經過對勻速圓周運動的規(guī)律也能夠在變速圓周運動中使用，浸透特別性和一般間的辨證關系，提高學生的解析能力。3.運用啟示式問題研究授課方法，激發(fā)學生的求知欲和研究動機；鍛煉學生觀察、析、抽象、建模的解決實責問題的方法和能力。

和解性之分三、感情、態(tài)度與價值觀1.經過對兒個實例的解析，使學生明確詳盡問題必定詳盡解析。2.激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生關心周圍事物的習慣。3.培養(yǎng)學生的主動研究精神、應用實踐能力和思想創(chuàng)新意識。4.經過離心運動的應用和防范的實例解析，使學生理解事物都是一分為二的，要學會用一分為二的見解來對待問題?！臼谡n重點】1.理解做勻速圓周運動的物體碰到的向心力是由某兒個力的合力供應的，而不是一種特其他力；找出向心力的本源，理解并掌握在勻速圓周運動中合外力供應向心力。能用向心力公式解決有關圓周運動的實責問題。物體做離心運動所滿足的條件。對離心運動的理解及其實例解析。【授課難點】火車在傾斜彎道上轉彎的圓周運動模型的建立；臨界問題中臨界條件的確定。9/9【授課過程】一、復習提問、新課導入復習關于向心力的本源向心力是按收效命名的力；2.任何一個力或兒個力的合力只要它的作用收效是使物體產生向心加速度，它就是物體所受的向心力；3.不能夠認為做勻速圓周運動的物體除了碰到物體的作用力以外，還要其他碰到向心力作用。二、新課授課-）車輛轉彎時所需的向心力汽車在水平路面轉彎模擬在水平路面上勻速行駛的汽車，提出問題：1）2）

汽車受兒個力作用？這兒個力的關系如何？（學生觀察，畫受力解析表示圖）師生互動：汽車受重力、支持力、牽引力及摩擦力，其合力為零。過渡：那汽車轉彎時狀況會有何不同樣呢？模擬平彎軌道汽車轉彎狀況，提出問題：1）2）

轉彎與直進有何不同樣？當汽車轉彎時，它在水平方向做圓周運動。是什么力供應汽車做圓周運動所需的向心力呢？師生互動：解析向心力的本源（運用模型說明）1）向心力本源：靜摩擦力⑵向心力方程：f=⑶最大速度：-盾受最大靜摩擦力的限制?；疖囖D彎模擬在平直軌道上勻速行駛的火車，提出問題：1）火車受兒個力作用？2）這兒個力的關系如何？9/9（學生觀察，畫受力解析表示圖）師生互動：火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力，其合力為零。過渡：那火車轉彎時狀況會有何不同樣呢？模擬平彎軌道火車轉彎狀況，提出問題：1）轉彎與直進有何不同樣？（2）當火車轉彎時，它在水平方向做圓周運動。是什么力供應火車做圓周運動所需的向心力呢？師生互動：解析內外軌等高時向心力的本源（運用模型說明）1）2）

此時火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。外軌對輪緣的彈力供應向心力。3）由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產生的，且由于火車質量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損害鐵軌。師設疑：那么應該如何解決這個問題？學生活動：發(fā)揮自己的想象能力，結合知識點設訃方案。提示：（1）設計方案目的是為了減少彈力（2）播放視頻一一火車轉彎學生提出方案：火車外軌比內軌高，使鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上。此時，支持力與重力不再平衡，他們的合力指向“圓心”，供應向心力，從而減少輪緣和鐵軌之間的擠壓。學生談論：什么狀況下能夠完好使輪緣和鐵軌之間的擠壓消失呢？學生歸納：轉彎處要選擇內外軌合適的高度差，使轉彎時所需的向心力完好由重力G和支持力FN來供應，這樣外軌就不受輪緣的擠壓了。師生互動：老師邊畫圖邊講解做定量解析并歸納總結（過程略）假設彎道的傾角為&,則F=mgtanO,依照向心力的公式可得：v=Vgrtan^?能夠看出，經過彎道時的限制速度的大小取決于彎道半徑和傾角。師生互動：自行研究飛機轉彎時的向心力。（二）豎直平面內的圓周運動解析1.汽車過拱橋問題：質量為m的汽車在拱橋上以速度v前進，橋面的圓弧半徑為r,求汽車經過橋的最高點時對橋面的壓力。9/9解析：選汽車為研究對象，對汽車進行受力解析：汽車在豎直方向碰到重力G和橋對車的支持力Fi作用，這兩個力的合力供應向心力、且向心力方向向下建立關系式：g==m學，則&=G-m?乂因支持力與汽車對橋的壓力是一對作用力與反作用力，因此Fli；=G-m^o1）當u=“F時，F(xiàn)=0o（2）當0WuV妙時，0<F<mgo3）當V〉莎時，汽車將走開橋面，發(fā)生危險。小結：上述過程中汽車誠然不是做勻速圓周運動，但我們依舊使用了勻速圓周運動的公式。原因是向心力和向心加速度的關系是一種瞬時對應關系，即即是變速圓周運動,在某一瞬時，牛頓笫二定律同樣建立，因此，向心力公式依舊適用。2.水流星教師演示“水流星”提出問題：1）最高點水的受力狀況？向心力是什么？2）最低點水的受力狀況？向心力是什么？3）：速度最小是多少時才能保證水不流出？學生談論：最高點、最低點整體的受力狀況。師生互動：在豎直平面內圓周運動能經過最高點的臨界條件：（1）用繩系水桶沿圓周運動，桶內的水恰能經過最高點時，滿足彈力F=0,重力供應向心力：得臨界速度vo=7萬。當水桶速度vNvo時才能經過最高點。2）若是是用桿固定小球使球繞桿另一端做圓周運動經最高點時，山于所受重力能夠由桿給它的向上的支持力平衡，由=得臨界速度vo=O。當小球速度v±O時，即可經過最高點。9/9（3）小球在圓軌道外側經最高點時,/ng-F=7“?,當F=O時得臨界速度vo=J歷。當小球速度vWvo時才能沿圓軌道外側經過最高點。（三）生活中的離心運動1.離心現(xiàn)象做圓周運動的物體，山于自己的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向，它之因此沒有飛去是由于向心力連續(xù)地把物體拉到圓周上來，使物體同圓心的距離保持不變。一旦向心力突然消失，物體就沿切線方向飛去，離圓心越來越遠。如用細繩拉著在圓滑水平面做勻速圓周運動的小球，若是細繩突然斷了，小球就沿切線方向飛去；用旋轉的砂輪磨制刀具時，原來做勻速圓周的砂輪微粒磨落后將沿切線飛去。顯現(xiàn)旋轉的砂輪磨制刀具除了向心力突然消失外，在合外力F不足以供應物體做圓周運動所需的向心力時,物體將偏離原來運動的圓軌道。當F<nuco2時，物體將沿切線和圓周之間的某條曲線運動，離圓心越來越遠，以下列圖，如在旋轉的平臺上滴兒滴墨水，平臺轉動較慢時，墨水能隨轉臺做勻速圓周運動，當平臺達到必然的轉速時，墨水滴將做逐漸遠離圓心的運動。2.離心運動做勻速圓周運動的物體，在所受合外力突然消失也許不足以供應圓周運動所需的向心力的狀況下，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動。1）離心運動的條件：當產生向心力的合外力突然消失，物體便沿所在地址的切線方向飛出。當產生向心力的合外力不完好消失，而可是小于所需要的向心力時，物體將沿切線和圓周之間的一條曲線運動，遠離圓心而去。2）離心現(xiàn)象的實質一一物體慣性的表現(xiàn)做勻速圓周運動的物體，山于自己有慣性，總是想沿著切線方向運動。可是山于向心力作用，使它不能夠沿切線方向飛出，而被限制著沿圓周運動。若是供應向心力的合外力突然消失，物體山于自己的慣性，將沿著切線方向運動，這也是牛頓笫必然律的必然結果。若是提供向心力的合外力減小，使它不足以將物體限制在圓周上，物體將做半徑變大的圓周運動。9/9此時，物體逐漸遠離圓心，但“遠離”不能夠理解為“背叛”。做離心運動的物體其實不是沿半徑方向飛出，而是運動半徑越來越大。離心運動的應用和防范1）離心運動的應用①離心干燥器演示：把一塊濕布放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，網(wǎng)籠轉得比較慢時，水滴跟物體的附著力F足以供應所需的向心力，使水滴做圓周運動。當網(wǎng)籠轉得比較快時，附著力F不足以供應所需的向心力，水滴就做離心運動，穿過網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外面。②離心積淀器試管里的懸濁液積淀較慢，為了加速積淀，也可把試管裝入離心計，利用離心運動的原理使其中的不溶微粒加速積淀。小朋友都愛吃的“棉花糖”，它的制作方法也應用了離心運動的原理。③洗衣機的脫水筒④用離心計把體溫計的水銀柱甩回玻璃泡內體溫計盛水銀的玻璃泡上方有一段特別細的縮口，測定體溫后，升到縮口上方的水銀柱因受縮口的阻力不能夠自動縮回玻璃泡內，在醫(yī)院里將好多用過的體溫計裝入水袋內放在離心機上，轉動離心計，可把水銀柱甩回到玻璃泡內。當離心計轉得比較慢時，縮口的阻力F足以供應所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運動；當離心計轉得很快時，阻力F不足以挺供所需的向心力，水銀柱做離心運動而回到玻璃泡內。在平常生活中我們平常是用手將體溫計中的水銀柱甩回玻璃泡內的。2）離心運動的防范①車輛轉彎時要限速在水平路面上行駛的汽車，轉彎時所需的向心力本源于靜摩擦力。若是轉彎時速度過大，所需的向心力F大于最大靜摩擦力Fmm汽車將做離心運動而造成交通事故。因此，在轉彎處，車輛行駛不同樣意高出規(guī)定的速率。9/9②轉動的砂輪和飛輪要限速高速轉動的砂輪和飛輪等，都不得高出贊同的最大轉速，若是轉速過高，砂輪和飛輪內部分子間的相互作用力不足以供應所需的向心力時，離心運動會使它們破裂，棋至釀成事故。離心現(xiàn)象有時會造成危害，需要防范。比方汽車、火車在轉彎時若速度高出贊同范用，就會因離心現(xiàn)象而造成嚴重交通事故。高速轉動的砂輪，若轉速過大，使組成砂輪的砂粒間的作用力不足以供應其所需的向心力，就會引起砂輪某些組成部分的離心現(xiàn)象而造成事故。【牢固練習】1.在水平路面上牢固轉彎的汽車，向心力是（）水平面對汽車的靜摩擦力水平面對汽車的滑動摩擦力汽車碰到的重力和水平面對汽車的支持力的合力汽車碰到的重力、水平面對汽車的支持力和汽車的牽引力的合力2.火車在水平軌道上轉彎時，若轉彎處內、外軌道同樣高，則火車轉彎時（）對外軌產生向外的擠壓作用對內軌產生向外的擠壓作用對外軌產生向內的擠壓作用對內軌產生向內的擠壓作用3.已知質量為的汽車，輪胎與地面間的最大靜摩擦力為7000N,水平公路轉彎處的半徑為28m,g取10m/s2,則汽車轉彎的最大速度為多少？以下列圖，圓滑水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運動。若小球運下當列物關于離心現(xiàn)象的說小法球正將確沿的軌是跡（Pcba）它將A.若拉B.C.D.5.A?B.

若拉若拉若拉做勻動到P點時，拉力F發(fā)生變化，關于小球運動狀況的說法正確的選項是（）運動9/9?做勻速圓周運動的物體，當它所受的所有力都突然消失時它將沿切線做直線運?做勻速圓周運動的物體，當它所受的所有力都消失時，它將做曲線運動6?以下列圖，小球從“離心軌道”上滑下，若小球經過A點時開始走開圓環(huán)，則小球將做（）自由落體運動平拋運動斜上拋運動豎直上拋運動7.在人們經常有到的以下現(xiàn)象中，不屬于離心現(xiàn)象的是（）A?舞蹈演員在表演旋轉動作時，裙子會張開B.在雨中轉動一下傘柄，傘面上的雨水會很快地沿傘面運動，到達邊緣后雨水將沿切線方向飛出C?滿載黃砂或石子的卡車，在急轉彎時，部分黃砂或石子會被甩出守門員把足球踢出后，球在空中沿著弧線運動8.以下哪些現(xiàn)象是為了防范物體產生離心現(xiàn)象的：①汽車轉彎時要限制速度②轉速很高的砂輪半徑不能夠做得太大③在修筑鐵路時，轉彎處軌道的內軌要低于外軌④離心水泵工作時（）A.①②③B.②③?C.?@?D.?@?9?物體做離心運動時，運動軌跡（）A.必然是直線B.—C?可能是直線，也可能是曲線