向心力的實例分析教案2015

第3節(jié)向心力的實例分析（第1課時）授課時間：2018年4月18授課教師：吳選慶一、【教學目標】l、知識與技能：（1）鞏固向心力的知識；（2）會在具體問題中分析向心力的來源；（3）會用牛頓第二定律解決生活中較簡單的圓周運動問題；2、過程與方法：（1）通過汽車和火車轉(zhuǎn)彎的實例分析，提高分析、解決問題能力，發(fā)展交流與合作能力；（2）經(jīng)歷觀察和理論探究過程，體會科學探究的方法，領略運用牛頓第二運動定律解決圓周運動問題的方法；3、情感、態(tài)度與價值觀：（1）體會生活中的圓周運動，發(fā)展將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識，激發(fā)學生的學習熱情。（2）體驗自主學習過程，養(yǎng)成樂于細心觀察、勤于思考和相互交流的學習習慣和合作精神。二、【重點難點】重點：用牛頓第二定律解決圓周運動的問題難點：具體問題中的向心力來源分析三、【教學方法】視頻、圖片演示、講授、分析、推理、歸納四、【教學用具】火車軌道及車輪模型、多媒體課件等五、【教學過程】（一）引入新課：1.知識回顧師：做圓周運動的物體要受到向心力的作用（1）向心力始終指向圓心。（板書）(2)向心力公式：（板書），當提供的向心力（可以是一個力也可以是多個力的合力）與所需的向心力達到供需平衡時，物體就做圓周運動。2.播放圓周運動實例的視頻師：請同學們注意觀察視頻中運動的物體是否都順利完成圓周運動？軌道面一致嗎？（二）新課教學1、【實例一、汽車轉(zhuǎn)彎】（圖片展示：汽車轉(zhuǎn)彎的照片）師：假設是你開車轉(zhuǎn)彎，你要如何確保安全？師：引導學生分析汽車轉(zhuǎn)彎可以當做圓周運動，找出圓周的軌道面，找出誰提供的向心力。生：一般能畫出重力、支持力、摩擦力、牽引力、阻力，側(cè)向的靜摩擦力可能畫不出來。如果側(cè)向靜摩擦力學生畫不出來，引導大家課前視頻中汽車高速轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)的狀況,小組可以思考和討論一下。師：引導學生分析這個摩擦力是側(cè)向靜摩擦力，方向指向圓心，就是這個側(cè)向靜摩擦力提供向心力。動力學方程為:當f達最大靜摩擦力fm，所以要安全轉(zhuǎn)彎就要求(板書)由公式可知：我們可以通過改變μR值提高安全速度，但如果受地理，車況的限制無法改變R，μ的值而且還要高速轉(zhuǎn)彎時，還有什么辦法可以提高轉(zhuǎn)彎的安全速度？生：把路面建成傾斜路面（1）如果學生不知道，展示賽車跑道圖片，盤山公路彎道的圖片，讓學生觀察并討論為什么這么設計？（2）學生知道了，展示賽車跑道圖片，盤山公路彎道的圖片，加深印象。師：為什么？（引導學生從受力分析入手）【思考、討論】質(zhì)量為m的汽車，在傾角為的路面上轉(zhuǎn)彎，彎道半徑為r,假設轉(zhuǎn)彎時不受側(cè)向靜摩擦力，求：轉(zhuǎn)彎時的車速？生：同學間討論、交流其正確性。師：巡視并及時糾正學生的錯誤。課件展示受力分析圖，并在黑板上推導出表達式：當車速大于或小于V0時，汽車是否受側(cè)向靜摩擦力？師：路面轉(zhuǎn)彎處的限速牌的數(shù)字是什么意思？生：安全速度轉(zhuǎn)彎的最大速度2、【實例二、火車轉(zhuǎn)彎】師：汽車在水平路面內(nèi)轉(zhuǎn)彎是靠側(cè)向靜摩擦力提供向心力，生活中的另外一種交通工具火車，在水平軌道面內(nèi)轉(zhuǎn)彎也是靠側(cè)向靜摩擦力提供向心力嗎？為什么？圖片展示并介紹：火車的駕駛室、軌道、車輪實物圖展示自制教具并介紹：火車車輪，軌道模型探究實驗：火車轉(zhuǎn)彎的向心力來源（播放特寫視頻）學生觀察、思考、討論回答：火車靠輪緣與鐵軌之間的側(cè)向擠壓作用力提供向心力。師：是輪緣與哪個軌道的擠壓力提供向心力呢？（內(nèi)軌還是外軌）生：外軌外軌軌N外軌軌N師：火車質(zhì)量大，車速又不小，僅靠輪緣與軌道的側(cè)向擠壓力提供向心力，安全嗎？生：不安全，很容易脫軌師：怎么辦？提示：能否借鑒公路的設計方法來設計鐵路轉(zhuǎn)彎處呢？展示車體傾斜圖片師：引導學生根據(jù)公路設計的經(jīng)驗分析這樣做的緣由。在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，火車駛過轉(zhuǎn)彎處時，鐵軌對火車的支持力方向不再是豎直的，而是斜向軌道的內(nèi)側(cè)。它在火車轉(zhuǎn)彎時也參與提供向心力。分析：火車轉(zhuǎn)彎時，如果輪緣與軌道無擠壓，請分析：火車的速度多大？師：總結同學的發(fā)言。軌道平面在水平面上，火車靠重力與支持力的合力提供向心力。課件展示分析。（板書）火車轉(zhuǎn)彎時，若火車的速度大于或小于，軌道對輪緣有擠壓嗎？（提示汽車在轉(zhuǎn)彎時速度大于或小于安全速度出現(xiàn)的現(xiàn)象）因為：火車向外側(cè)側(cè)滑，輪緣與外軌擠壓。因為：火車向內(nèi)側(cè)側(cè)滑，輪緣與內(nèi)軌擠壓。因此，在火車過彎道時，如果車速略大于或小于安全速度時，就可以靠輪緣與軌道間的側(cè)向作用力來共同提供向心力，保證火車安全轉(zhuǎn)彎。播放新聞（西班牙火車脫軌事故）師：可見火車司機的責任重大，同時也提醒我們今后駕駛車輛時，一定要根據(jù)路況，車況及路旁的警示牌，控制好車速做到安全行車。3.【小結】（板書）分析圓周運動問題的步驟：（1）對物體受力分析;（2）確定圓周所在的平面及圓心；（3）求指向圓心方向的合力；（4）列提供的向心力等于所需向心力的等式：求解。4.【小試身手】如圖所示，是雙人花樣滑冰運動中男運動員拉著女運動員做圓錐擺運動的精彩場面．若女運動員做圓錐擺運動時和豎直方向的夾角為θ,女運動員的質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)動過程中女運動員的重心做勻速圓周運動的半徑為r,(忽略女運動員與冰面的摩擦力)問：當兩人轉(zhuǎn)動的角速度多大時女運動員與冰面無擠壓？此時男運動員對女運動員的拉力大?。縏2T解：由題意分析可知T2TT1GT1G六、【作業(yè)】1.書本79頁：第3、4題2.配套練習七、【板書】第三節(jié)向心力的實例分析汽車轉(zhuǎn)彎：水平路面安全速度：傾斜