生活中的圓周運動+教學(xué)設(shè)計 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科物理年級高一學(xué)期秋季課題生活中的圓周運動教學(xué)目標(biāo)1.能運用供需平衡分析和處理生活中的圓周運動實例。2.知道離心運動及其產(chǎn)生條件，了解離心運動的應(yīng)用與防止。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點：1.具體問題中能分析向心力來源。

2.理解離心運動的條件。

教學(xué)難點：1.從供需平衡對具體圓周運動進(jìn)行分析。教學(xué)過程【回顧舊知】從第二節(jié)的案例“游樂場中的空中飛椅”復(fù)習(xí)解決勻速圓周運動的解題思路：從供需平衡列式。強(qiáng)調(diào)生活中圓周運動的多樣性：可以是非勻速，可以是圓弧。繼續(xù)從供需兩方面研究其他圓周運動的物體?！拘抡n教學(xué)】一、火車轉(zhuǎn)彎師：在轉(zhuǎn)彎時火車實際在做圓周運動，但轉(zhuǎn)彎處又是火車出事故的多發(fā)地。播放視頻：新聞播報西班牙脫軌事故監(jiān)考與錄音指出造成故的原因是超速過彎道，提問：火車轉(zhuǎn)彎多少速度是合理的？展示火車車輪的構(gòu)造學(xué)生討論探究：火車轉(zhuǎn)彎的特點并進(jìn)行受力分析確定向心力。指出此情況下的缺點。.師：（設(shè)疑引申）那么應(yīng)該如何解決這一實際問題？觀察一下真實鐵路轉(zhuǎn)彎，仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)其實鐵軌不是一樣高。這樣能否減小脫軌風(fēng)險？[演示實驗]“彈珠飛車”模型現(xiàn)象：調(diào)整內(nèi)外軌道水平時，彈珠容易脫軌；外軌高于內(nèi)軌道時，彈珠不脫軌。請同學(xué)思考原因，畫出受力圖，加以定性說明.課件展示：火車受的重力和支持力的合力提供向心力，對內(nèi)外軌都無擠壓，這樣就達(dá)到了保護(hù)鐵軌的目的.強(qiáng)調(diào)說明：向心力是水平的.師：請同學(xué)們運用剛才的分析進(jìn)一步討論：實際的鐵路上如果超速過彎或者慢速過彎，會受到什么力？[交流與討論]學(xué)生結(jié)合受力圖發(fā)表自己的見解，讓學(xué)生代表畫受力圖，進(jìn)行定性分析；如果過彎速度過小，，輪緣會受到內(nèi)軌向外的擠壓力，使指向圓心的合外力變小，重新滿足供需平衡；如果過彎速度過大，則需要的向心力變大，輪緣會受到外軌向內(nèi)的擠壓力。使指向圓心的合外力變大，重新滿足供需平衡。換到水平面上汽車轉(zhuǎn)彎，受力分析，汽車受到重力、支持力、和指向圓心的靜摩擦力。向心力由靜摩擦力提供。類比火車軌道，把轉(zhuǎn)彎處的道路修成外高內(nèi)低，再次滿足供需平衡觀看視頻布里斯托賽道上的賽車，總結(jié)高速轉(zhuǎn)彎處和自行車道，路面都是傾斜的師：是否能找到第二種方法，不改變軌道的前提下使火車既能提速過彎道又保證安全？[交流與討論]學(xué)生提出各種方案，發(fā)表見解。結(jié)合摩托賽車過彎道側(cè)向擺動，也可設(shè)計轉(zhuǎn)彎時會側(cè)向擺動的擺式列車，可高速駛過彎曲路段。觀看“擺式列車”視頻二、汽車過橋結(jié)合“駝峰橋”、“路面低洼”和“路面不平”三種生活中的路況，理解拱形橋和凹型橋模型，回憶生活中過橋的失重和超重感。要求學(xué)生分析原因?qū)W生獨立推導(dǎo)兩種強(qiáng)開的受力圖，推出汽車對橋面的壓力，學(xué)生代表發(fā)言，總結(jié)：從供需平衡角度分析：凹型橋最低點，小車受到向下的重力的向上的支持力，合外力指向上方提供向心力?？捎嬎愠鲂≤囀艿降闹С至Υ笮閙g+mv2/r，由牛頓第三定律得所求壓力是其相互作用力，大小相同。壓力大于重力，所以是超重。拱形橋最高點小車受力分析相同，但合外力指向下方提供向心力，小車受到的支持力是mg-mv2/r，（通過牛頓第三定律得到壓力大小小于重力，所以是失重。師：當(dāng)速度過大時，只由重力提供向心力，會做平拋運動（觀看上方超車視頻）[演示實驗】展示凹型橋模型的超重實驗，強(qiáng)調(diào)生活中較多拱形橋，是因為過凹型橋汽車易爆胎。三、航天器中的失重現(xiàn)象師：從剛才研究可以看出，汽車通過拱形橋頂點，車速到達(dá)一定大小會平拋。我們再把視角放得更遠(yuǎn)，如果把地球看成一個巨大的拱橋，速度大到一定程度時，會發(fā)生什么？學(xué)生獨立分析，畫出受力分析圖嘗試解答課本問題投影學(xué)生推導(dǎo)過程，引導(dǎo)學(xué)生交流討論引導(dǎo)總結(jié)：當(dāng)壓力為0時，僅有重力作為向心力，地面對汽車的支持力也為0，這里描述的場景其實已經(jīng)實現(xiàn)了，只不過不在汽車上，而是在航天器中。對航天員進(jìn)行受力分析，受到地球引力mg，方向指向地心。座艙對他的支持力，方向背離地心，兩個力的合力指向軌跡圓心作為向心力，此時座艙對航天員的支持力為0，航天員處于完全失重狀態(tài)。思考問題：航天器里的完全失重時離地球太遠(yuǎn)了，擺脫了地球引力，這種說法對嗎？學(xué)生討論，發(fā)表意見，引導(dǎo)解答：失重并不是離地球太遠(yuǎn)，擺脫了地球引力。相反正由于地球引力存在，才使得航天員可能做環(huán)繞地球的圓周運動。四、離心運動師：我們已經(jīng)從供需平衡角度，研究學(xué)習(xí)了火車轉(zhuǎn)彎、汽車過橋和航天器中的失重現(xiàn)象。那如果供需關(guān)系不平衡會怎樣呢？在“彈珠飛車”實驗中我們曾觀察到，做圓周運動的物體如果突然受力變化，飛出軌道，供需不平衡。由于慣性，總有沿著切線方向飛出去的傾向。[模型討論]：繩拴小球在水平面上做勻速圓周運動時，小球所需向心力由形變的繩產(chǎn)生的彈力提供。若m、r、ω一定，向心力F=mω2r。思考：若突然松手，小球?qū)⒃鯓舆\動？若繩的拉力F小于它做圓周運動所需的向心力，小球?qū)⒃鯓舆\動？觀看演示實驗，回答問題：1.小球會沿著切線方向飛出。2.小球不會沿著切線飛去，也會逐漸遠(yuǎn)離圓心。學(xué)習(xí)圓周運動概念：是做圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需向心力時，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動。帶領(lǐng)同學(xué)從從供需關(guān)系分析小球運動情況：提供的力等于所需向心力，做圓周運動。提供的力消失變?yōu)?，沿著切線方向離開。提供的力小于所需向心力，做離心運動。提供的力大于所需向心力，做近心運動。介紹生活中的離心運動應(yīng)用：雨傘旋轉(zhuǎn)雨滴甩出、拋擲鉛球、甩干衣服、離心機(jī)。并強(qiáng)調(diào)；離心運動有時也會帶來危害。高速轉(zhuǎn)動的砂輪不能超過允許的最大轉(zhuǎn)速；水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎速度過大，所需向心力很大，大于最大靜摩擦力，汽車將做離心運動而造成事故。觀看雪地過彎的離心運動視頻?！菊n堂例題】例題：如圖所示是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的情形,轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低,摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度,若超過此速度,摩托車將發(fā)生滑動.對于摩托車滑動的問題,下列論述正確的是(B)A.摩托車一直受到沿半徑方向向內(nèi)的向心力作用B.摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去D.摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去【課堂總結(jié)