高中圓周運(yùn)動(dòng)教案

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)。

總課題曲線運(yùn)動(dòng)總課時(shí)第10課時(shí)
課題生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課型新授課
教
學(xué)
目
標(biāo)知識(shí)與技能
1．能定性分析火車轉(zhuǎn)彎外軌比內(nèi)軌高的原因
2．能定量分析汽車過拱形橋最高點(diǎn)與凹形橋最低點(diǎn)的壓力問題
3．知道航天器中的失重的本質(zhì)
4知道離心運(yùn)動(dòng)及產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止
過程與方法
1．通過對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力．
2．通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力．
3．通過對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力．
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1．通過對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問題．．
教學(xué)
重點(diǎn)1．理解向心力是一種效果力．
2．在具體問題中能找到是誰提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問題．
教學(xué)
難點(diǎn)1．具體問題中向心力的來源．
2．關(guān)于對(duì)臨界問題的討論和分析．
3．對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理．
學(xué)法
指導(dǎo)自主閱讀、合作探究、精講精練、
教學(xué)
準(zhǔn)備
教學(xué)
設(shè)想預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)→學(xué)生初步了解本節(jié)內(nèi)容→合作探究→突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)→典型例題分析→鞏固知識(shí)→達(dá)標(biāo)提升
教學(xué)過程
師生互動(dòng)補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正
任務(wù)一預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)
（認(rèn)真閱讀教材p23-p25，獨(dú)立完成下列問題）
一、車輛轉(zhuǎn)彎問題的研究
1、火車轉(zhuǎn)彎：
(1)內(nèi)外軌高度相同時(shí)，轉(zhuǎn)彎所需的向心力由_____________力提供。
(2)外軌高度高于內(nèi)軌，火車按設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力由________________提供。
如圖示知h,L,轉(zhuǎn)彎半徑R,車輪對(duì)內(nèi)外軌都無壓力,質(zhì)量為m的火車運(yùn)行的速率應(yīng)該多大?

思考與交流1、如果超速行駛會(huì)怎么樣？如果減速行駛呢？
2、各種車輛在公路上行駛，向心力怎樣提供？
二、拱形橋
問題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度t／行駛，若橋面的圓弧半徑為只，試畫出受力分析圖，分析汽車通過橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力．
（請(qǐng)學(xué)生獨(dú)立畫出汽車的受力圖，推導(dǎo)出汽車對(duì)橋面的壓力．）
引導(dǎo)：請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步考慮當(dāng)汽車對(duì)橋的壓力剛好減為零時(shí)，汽車的速度有多大．當(dāng)汽車的速度大于這個(gè)速度時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?

合作交流：下面再一起共同分析汽車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？

三、航天器中的失重現(xiàn)象
從剛才研究的一道例題可以看出，當(dāng)汽車通過拱形橋凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，如果車速達(dá)到一定大小，則可使汽車對(duì)橋面的壓力為零．如果我們把地球想象為特大的“拱形橋”，則情形如何呢?會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況；速度達(dá)到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零?這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少?駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少?他這時(shí)可能有什么感覺?
（學(xué)生獨(dú)立分析以上提出的問題，并在練習(xí)本上畫出受力分析圖，嘗試解答．）

引導(dǎo)：假設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球傲勻逮圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓Γ嚽笞搶?duì)宇航員的支持力．此時(shí)飛船的速度多大?通過求解．你可以得出什么結(jié)論?

四、離心運(yùn)動(dòng)
引導(dǎo)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?如果物體受的合力不足以提供向心力，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?發(fā)表你的見解并說明原因．
合作交流：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合生活實(shí)際，舉出物體做離心運(yùn)動(dòng)的例子．在這些例子中，離心運(yùn)動(dòng)是有益的還是有害的?你能說出這些例子中離心運(yùn)動(dòng)是怎樣發(fā)生的嗎?
任務(wù)二例題分析

例：一輛質(zhì)量m=2.0t的小轎車，駛過半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g=10m／s2．求：
(1)若橋面為凹形，汽車以20m／s的速度通過橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大?
(2)若橋面為凸形，汽車以l0m／s的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大?
(3)汽車以多大速度通過凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面剛好沒有壓力www.lvshijia.net

任務(wù)三達(dá)標(biāo)提升
1．火車在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，需要靠鐵軌的支持力提供向心力。下列關(guān)于火車轉(zhuǎn)彎的說法中正確的是()
A．在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌B．在轉(zhuǎn)彎處使內(nèi)軌略高于外軌
C．在轉(zhuǎn)彎處使內(nèi)軌、外軌在同一水平高度
D．在轉(zhuǎn)彎處火車受到的支持力豎直向上
2．汽車以—定速率通過拱橋時(shí)，下列說法中正確的是()
A．在最高點(diǎn)汽車對(duì)橋的壓力大于汽車的重力
B．在最高點(diǎn)汽車對(duì)橋的壓力等于汽車的重力
C．在最高點(diǎn)汽車對(duì)橋的壓力小于汽車的重力
D．汽車以恒定的速率過橋時(shí)，汽車所受的合力為零
3.關(guān)于鐵道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外鐵軌間有高度差，下列說法中正確的是（）
A.可以使火車順利轉(zhuǎn)彎，減少車輪與鐵軌間的摩擦
B.火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車的速度越小，車輪對(duì)內(nèi)側(cè)的鐵軌測(cè)側(cè)向壓力越小
C.火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車的速度越大，車輪對(duì)外側(cè)的鐵軌測(cè)側(cè)向壓力越大
D.外鐵軌略高于內(nèi)鐵軌，使得火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，由重力和支持力的合力提供了部分向心力
4.如圖1所示，在高速公路的拐彎處，路面筑得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向左拐彎時(shí)，司機(jī)右側(cè)的路面比左側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為θ。設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向（即垂直于前進(jìn)方向）摩擦力等于0，θ應(yīng)等于（）
A.B.
C.D.
5．在下列情況中，汽車對(duì)凸形橋頂部的壓力最小的是()
A．以較小的速度駛過半徑較大的橋；
B．以較小的速度駛過半徑較小的橋；
C．以較大的速度駛過半徑較大的橋：
D．以較大的速度駛過半徑較小的橋．
6．一輛汽車勻速通過一座圓形拱橋后，接著又勻速通過圓弧形凹地．設(shè)圓弧半徑相等，汽車通過橋頂A時(shí)，對(duì)橋面的壓力NA為車重的一半，汽車在弧形地最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)地面的壓力為NB，則NA：NB為．
7．如圖所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1.0m的繩，系一小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球的質(zhì)量為M=5kg，小球半徑不計(jì)，小球在通過最低點(diǎn)的速度大小為v=20m/s,試求：
（1)小球在最低點(diǎn)所受繩的拉力
(2)小球在最低的向心加速度

延伸閱讀

圓周運(yùn)動(dòng)

1．描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量

物理量

物理意義

定義、公式、單位

線速度

描述物體沿圓周____方向運(yùn)動(dòng)的快慢程度

①物體沿圓周通過的____與時(shí)間的比值

②v＝________

③單位：m/s

④方向：沿____________方向

角速度

描述物體繞圓心________的快慢

①連結(jié)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑掃過的________與時(shí)間的比值

②ω＝________

③單位：rad/s

周期

和轉(zhuǎn)速

描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的______

①周期T：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，轉(zhuǎn)過____所用的時(shí)間，公式T＝________，單位：____

②轉(zhuǎn)速n：物體單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的____，單位：____、____2.當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度大小處處________，方向沿圓周________方向，是一種變速運(yùn)動(dòng)．

3．線速度和周期的關(guān)系式是________，角速度和周期的關(guān)系式是________，線速度和角速度的關(guān)系式是________，頻率和周期的關(guān)系式是________．

4．在分析傳動(dòng)裝置的各物理量之間的關(guān)系時(shí)，要先明確什么量是相等的，什么量是不等的，在通常情況下：

(1)同軸的各點(diǎn)角速度、轉(zhuǎn)速、周期________，線速度與半徑成________．

(2)在不考慮皮帶打滑的情況下，皮帶上各點(diǎn)與傳動(dòng)輪上各點(diǎn)線速度大小________，而角速度與半徑成________．

5．下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是()

A．線速度不變B．角速度不變

C．加速度為零D．周期不變

6．關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和線速度，下列說法正確的是()

A．半徑一定，角速度和線速度成反比

B．半徑一定，角速度和線速度成正比

C．線速度一定，角速度和半徑成反比

D．角速度一定，線速度和半徑成正比

【概念規(guī)律練】

知識(shí)點(diǎn)一勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念

1．對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列說法中錯(cuò)誤的是()

A．相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等

B．相等的時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)相等

C．相等的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移相同

D．相等的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相等

知識(shí)點(diǎn)二描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量之間的關(guān)系

圖1

2．如圖1所示，圓環(huán)以直徑AB為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知其半徑R＝0.5m，轉(zhuǎn)動(dòng)周期T＝4s，

求環(huán)上P點(diǎn)和Q點(diǎn)的角速度和線速度．

知識(shí)點(diǎn)三傳動(dòng)裝置問題的分析

3．如圖2所示為某一皮帶傳動(dòng)裝置．主動(dòng)輪的半徑為r1，從動(dòng)輪的半徑為r2.已知主動(dòng)

輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑．下列說法正確的是()

圖2

A．從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

C．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為nD．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n

4．如圖3所示的皮帶傳動(dòng)裝置(傳動(dòng)皮帶是繃緊的且運(yùn)動(dòng)中不打滑)中，主動(dòng)輪O1的半

徑為r1，從動(dòng)輪O2有大小兩輪且固定在同一個(gè)軸心O2上，半徑分別為r3、r2，已知r3

＝2r1，r2＝1.5r1，A、B、C分別是三個(gè)輪邊緣上的點(diǎn)，則當(dāng)整個(gè)傳動(dòng)裝置正常工作時(shí)，

A、B、C三點(diǎn)的線速度之比為________；角速度之比為________；周期之比為________．

圖3

【方法技巧練】

圓周運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)結(jié)合的問題的分析技巧

5.

圖4

如圖4所示，半徑為R的圓盤繞垂直于盤面的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在其正上方h處沿OB

方向水平拋出一小球，要使球與盤只碰一次，且落點(diǎn)為B，則小球的初速度v＝________，

圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝________.

6．如圖5所示，

圖5

有一直徑為d的紙制圓筒，使它以角速度ω繞軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，然后使子彈沿直徑穿過圓

筒．若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周時(shí)，就在圓筒上先后留下a、b兩個(gè)彈孔，已知aO、bO

的夾角為φ，求子彈的速度．

參考答案課前預(yù)習(xí)練

1．切線①弧長(zhǎng)②④圓弧的切線轉(zhuǎn)動(dòng)①角度②快慢程度①一周s②圈數(shù)r/sr/min

2．相等切線

3．v＝ω＝v＝rωf＝

4．(1)相等正比(2)相等反比

5．BD[勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是不變的，線速度的大小不變，但方向時(shí)刻變化，故勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是改變的，因而加速度不為零．]

6．BCD[由v＝ωr，知B、C、D正確．]

課堂探究練

1．C[勻速圓周運(yùn)動(dòng)在任意相等的時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)相等，通過的角度相等，但相等時(shí)間段內(nèi)對(duì)應(yīng)的位移方向不同，故C錯(cuò)．]

2．1.57rad/s1.57rad/s

0．39m/s0.68m/s

解析P點(diǎn)和Q點(diǎn)的角速度相同，其大小是

ω＝＝rad/s＝1.57rad/s

P點(diǎn)和Q點(diǎn)繞AB做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡的圓心不同．P點(diǎn)和Q點(diǎn)的圓半徑分別為

rP＝R·sin30°＝R，rQ＝R·sin60°＝R.

故其線速度分別為

vP＝ω·rP≈0.39m/s，vQ＝ω·rQ＝0.68m/s.

點(diǎn)評(píng)解決此類題目首先要確定質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡所在的平面及圓心的位置，從而確定半徑，然后由v、ω的定義式及v、ω、R的關(guān)系式來計(jì)算．

3．BC[主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由于兩輪邊緣線速度大小相同，根據(jù)v＝2πrn，可得兩輪轉(zhuǎn)速與半徑成反比，所以C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．]

4．4∶4∶32∶1∶11∶2∶2

解析因同一輪子(或固定在同一軸心上的兩輪)上各點(diǎn)的角速度都相等，皮帶傳動(dòng)(皮帶不打滑)中與皮帶接觸的輪緣上各點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓弧長(zhǎng)度相等，其線速度都相等．故本題中的B、C兩點(diǎn)的角速度相等，即

ωB＝ωC①

A、B兩點(diǎn)的線速度相等，即vA＝vB②

因A、B兩點(diǎn)分別在半徑為r1和r3的輪緣上，r3＝2r1.

故由ω＝及②式

可得角速度ωA＝2ωB③

由①③式可得A、B、C三點(diǎn)角速度之比為

ωA∶ωB∶ωC＝2∶1∶1④

因B、C分別在半徑為r3、r2的輪緣上，

r2＝r1＝r3

故由v＝rω及①式

可得線速度vB＝vC⑤

由②⑤式可得A、B、C三點(diǎn)線速度之比為

vA∶vB∶vC＝4∶4∶3⑥

由T＝及④式可得A、B、C三點(diǎn)的周期之比為

TA∶TB∶TC＝1∶2∶2.⑦

點(diǎn)評(píng)①同一圓盤上的各點(diǎn)角速度和周期相同．②皮帶(皮帶不打滑)或齒輪傳動(dòng)的兩圓盤，與皮帶相接觸的點(diǎn)或兩圓盤的接觸點(diǎn)線速度相同．

5．R2nπ(n＝1,2,3，…)

解析小球做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有h＝gt2，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝.

又因?yàn)樗轿灰茷镽，所以小球的初速度

v＝＝R.

在時(shí)間t內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)過的角度θ＝n·2π(n＝1,2,3，…)

又因?yàn)棣龋溅豻，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝＝2nπ(n＝1,2，3，…)

方法總結(jié)由于圓周運(yùn)動(dòng)的周期性，解答時(shí)要注意各種解的可能性．與平拋運(yùn)動(dòng)的結(jié)合也是從時(shí)間上找突破口，兼顧位移關(guān)系．

6.

解析子彈從a穿入圓筒到從b穿出圓筒，圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周，故圓筒轉(zhuǎn)過的角度為π－φ，則子彈穿過圓筒的時(shí)間為t＝.

在這段時(shí)間內(nèi)子彈的位移為圓筒的直徑d，則子彈的速度為v＝＝.

方法總結(jié)兩種運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，其結(jié)合點(diǎn)是時(shí)間，抓住時(shí)間的等量關(guān)系，此題就可迎刃而解．

高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》名師教案

高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》名師教案

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與能力

?在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，能用向心力和向心加速度的公式求最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的向心力和向心加速度。培養(yǎng)綜合應(yīng)用物理知識(shí)解決問題的能力。

?會(huì)在具體問題中分析向心力的來源。

?掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的一般方法，會(huì)處理水平面、豎直面的問題(

2(過程與方法

通過向心力的實(shí)例分析，體會(huì)向心力的來源，并能結(jié)合具體情況求出相關(guān)的物理量。關(guān)注勻速圓周運(yùn)動(dòng)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過解決生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題，養(yǎng)成仔細(xì)觀察、善于發(fā)現(xiàn)、勤于思

考的良好習(xí)慣。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1、掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式及與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的幾個(gè)公式

2、能用上述公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例

【教學(xué)難點(diǎn)】

理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是由某幾個(gè)力的合力提供的，而不是一種特殊的力。

【教學(xué)方法】

講授法、分析歸納法、推理法

【教學(xué)工具】

投影儀、CAI課件、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備等

【教學(xué)過程】

一、引入新課

教師活動(dòng):復(fù)習(xí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)(提問)

?描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的各個(gè)物理量及其相互關(guān)系。

?勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特征,

合力就是向心力，產(chǎn)生向心加速度只改變物體速度的方向，方向始終指向圓心;

22v4,r2,,,Fmmrwm2rT

速度大小不變，方向時(shí)刻改變;

22v4,r2,,,arw2rT加速度大小不變，方向時(shí)刻改變;大小:

?勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體力學(xué)特點(diǎn)合力是向心力，向心力是怎樣產(chǎn)生的,分析以下幾種情況的受力情況。

ω

學(xué)生活動(dòng):思考并回答問題。

教師活動(dòng):傾聽學(xué)生的回答，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。

導(dǎo)入新課:學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目的，在生活中有很多的圓周運(yùn)動(dòng)。

課件展示:賽車轉(zhuǎn)彎、過山車、航天員

本節(jié)課通過幾個(gè)具體實(shí)例的探討來深入理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)并學(xué)會(huì)應(yīng)用。(學(xué)習(xí)目標(biāo))二、新課教學(xué)

(一)水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)(火車轉(zhuǎn)彎問題)

觀看火車過彎道的影片和火車車輪的結(jié)構(gòu)的系列圖片，請(qǐng)學(xué)生注意觀察

問題1:請(qǐng)根據(jù)你所了解的以及你剛才從圖片中觀察到的情況，說一說火車的車輪結(jié)構(gòu)如何,軌道結(jié)構(gòu)如何,(軌道將兩車輪的輪緣卡在里面。)

問題2:如果內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)做曲線運(yùn)動(dòng)，所受合外力應(yīng)該怎樣,需要的向心力有那些力提供。

問題3:火車的質(zhì)量很大，行駛的速度很大，如此長(zhǎng)時(shí)間后，對(duì)軌道和列車有什么影響,如何改進(jìn)才能夠使軌道和輪緣不容易損壞呢,(當(dāng)內(nèi)外軌一樣高時(shí)，鐵軌對(duì)火車豎直向上的支持力和火車重力平衡向心力由鐵軌外軌的輪緣的水平彈力產(chǎn)生(這種情況下鐵軌容易損壞(輪緣也容易損壞)

探究活動(dòng):再次展示火車轉(zhuǎn)彎時(shí)候的圖片，提醒學(xué)生觀察軌道的情況。分析:當(dāng)外軌比內(nèi)軌高時(shí)，鐵軌對(duì)火車的支持力不再是豎直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以減輕軌和輪緣的擠壓。最佳情況是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，鐵軌的內(nèi)、外軌均不受到側(cè)向擠壓的力(

?受力分析:如圖所示火車受到的支持力和重力的合力的水平指向圓心，成為使火車拐彎的向心力(

2v0

r?動(dòng)力學(xué)方程:根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ,m

v0其中r是轉(zhuǎn)彎處軌道的半徑，是使內(nèi)外軌均不受力的最佳速度(

2v0?分析結(jié)論:解上述方程可知,rgtanθ

v0可見，最佳情況是由、r、θ共同決定的(

當(dāng)火車實(shí)際速度為v時(shí)，可有三種可能，

v0當(dāng)v,時(shí)，內(nèi)外軌均不受側(cè)向擠壓的力;

v0當(dāng)v,時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力(這時(shí)向心力增大，外軌提供一部分力);

v0當(dāng)v,時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力(這時(shí)向心力減少，內(nèi)軌提供一部分力)(例1:鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是1435m，內(nèi)外軌的間距為1.435m規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，內(nèi)外軌的高度差應(yīng)為多少才能使軌道不受輪緣的擠壓,總結(jié):物體在水平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從力的角度看其特點(diǎn)是合外力的方向一定在水平方向上，由于重力方向在豎直方向，因此物體除了重力外，至少再受到一個(gè)力，才有可能使物體產(chǎn)生在水平面勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力(

思維拓展極其應(yīng)用:還有哪些實(shí)例和這一模型相同,自行車轉(zhuǎn)彎，高速公路上汽車轉(zhuǎn)彎、特技摩托表演(視頻簡(jiǎn)單演示)等等(

(二)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(最高點(diǎn)和最低點(diǎn))

(展示圖片拱形橋凸形橋平直橋)通過提問，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)。

問題1:如果汽車在水平路面上勻速行駛或靜止時(shí)，在豎直方向上受力如何,如果汽車在拱形橋頂點(diǎn)靜止時(shí)，橋面受到的壓力如何,

問題2:如果汽車在拱形橋上，以某一速度v通過拱形橋的最高點(diǎn)的時(shí)候，橋面受到的壓力如何,

引導(dǎo)學(xué)生分析受力情況，并逐步求得橋面所受壓力。

問題3:根據(jù)上式，結(jié)合前面的問題你能得出什么結(jié)論,

A(汽車對(duì)橋面的壓力小于汽車的重力mg;

B(汽車行駛的速度越大，汽車對(duì)橋面的壓力越小。

問題4:試分析如果汽車的速度不斷增大，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢,

當(dāng)速度不斷增大的時(shí)候，壓力會(huì)不斷減小，當(dāng)達(dá)到某一速度時(shí)，

汽車對(duì)橋面完全沒有壓力，汽車“飄離”橋面。

問題5:如果汽車的速度比臨界更大呢,汽車會(huì)怎么運(yùn)動(dòng),

汽車以大于或等于臨界的速度駛過拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)，汽車與橋面的相互作用力

為零，汽車只受重力，又具有水平方向的速度的，因此汽車將做平拋運(yùn)動(dòng)。

問題7:如果是凹形橋，汽車行駛在最低點(diǎn)時(shí)，橋面受到的壓力如何,

問題8:前面我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過超重和失重現(xiàn)象，那么試?yán)谩俺?、失重”的觀點(diǎn)定性分析汽車在拱形橋最高點(diǎn)，凹形橋的最低點(diǎn)分別處于哪種狀態(tài),總結(jié):物體在豎直面的圓周運(yùn)動(dòng)，要求掌握的是在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，從力的角度看:在最低點(diǎn)，物體除了重力外，還必須受到一個(gè)豎直向上的壓力(在最高點(diǎn)，重力可以提供同

2v0v心力，即mg,m,,rg0r

v是最高點(diǎn)的臨界速度(可以是最大值，也可以是最小值)，根據(jù)在最高點(diǎn)接觸物體的0

特點(diǎn)，可能再提供豎直向上的力，也可能再提供豎直向下的力，要具體情況具體分析。

例:一輛滿載的卡車在起伏的公路上勻速行駛，如圖所示，由于輪胎過熱，容易爆胎。暴胎可能性最大的地段是()

CA

BD

(三)課堂小結(jié)

請(qǐng)同學(xué)來完成，教師進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對(duì)正確判斷向心力的來源有了更清晰的認(rèn)識(shí)，從而我們可以引用牛頓第二定律更加從容的解決圓周運(yùn)動(dòng)的問題。

(四)、隨堂練習(xí)

4質(zhì)量為M=2(0×10KG的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧

5半徑為20M，如果橋面承受的壓力不得超過3(0×10N，則汽車允許的最大速率是多少,若以所求速率行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少,最容易發(fā)生爆胎的點(diǎn)是,

(五)布置作業(yè)

思考與討論:地球可以看作一個(gè)巨大的拱形橋。汽車沿南北行駛，不斷加速。請(qǐng)思考:會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況:速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是0,此時(shí)汽車處于什么狀態(tài),駕駛員與座椅間的壓力是多少,駕駛員軀體各部分間的壓力是多少,駕駛員此時(shí)可能有什么感覺,

高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》精品教案

高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》精品教案

教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力.會(huì)在具體問題中分析向心力的來源。

(2)能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例。

(3)知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度。

2、過程與方法

(1)通過對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

(2)通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力。

(3)通過對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

(1)通過對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問題。

(2)通過離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析.使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來看待問題。

(3)養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：理解向心力是一種效果力;在具體問題中能找到是誰提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問題。

教學(xué)難點(diǎn)：具體問題中向心力的來源;關(guān)于對(duì)臨界問題的討論和分析;對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理。

教學(xué)工具

多媒體、板書

教學(xué)過程

新課導(dǎo)入

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)到處可見，如運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)彎問題，汽車、火車、飛機(jī)、自行車、摩托車的轉(zhuǎn)彎，只要你注意觀察，高速公路、賽車的彎道處，都做成外高內(nèi)低的路面，自行車、摩托車拐彎時(shí)都要傾斜車身……你知道這是什么原因嗎?

一、鐵路的彎道

1.基本知識(shí)

(1)火車在彎道上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

火車在彎道上運(yùn)動(dòng)時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)，具有向心加速度，由于其質(zhì)量巨大，因此需要很大的向心力.

(2)轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高的缺點(diǎn)

如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，則由外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力，這樣鐵軌和車輪極易受損.

(3)鐵路彎道的特點(diǎn)

①轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌.

②鐵軌對(duì)火車的支持力不是豎直向上的，而是斜向彎道內(nèi)側(cè).

③鐵軌對(duì)火車的支持力與火車所受重力的合力指向軌道的圓心，它提供了火車以規(guī)定速度行駛時(shí)的向心力.

2.思考判斷

(1)火車彎道的半徑很大，故火車轉(zhuǎn)彎需要的向心力很小.(×)

(2)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力是車軌與車輪間的擠壓提供的.(×)

(3)火車通過彎道時(shí)具有速度的限制.(√)

探究交流

除了火車彎道具有內(nèi)低外高的特點(diǎn)外，你還了解哪些道路具有這樣的特點(diǎn)?

【提示】有些道路具有外高內(nèi)低的特點(diǎn)是為了增加車輛做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，進(jìn)而提高了車輛的運(yùn)動(dòng)速度，因此一些賽車項(xiàng)目的賽道的彎道要做得外高內(nèi)低，比如汽車、摩托車、自行車賽道的彎道，高速公路的拐彎處等.

二、拱形橋

1.基本知識(shí)

2.思考判斷

(1)汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)，對(duì)地面的壓力等于車重，加速行駛時(shí)大于車重.(×)

(2)汽車在拱形橋上行駛，速度較小時(shí)，對(duì)橋面的壓力大于車重;速度較大時(shí)，對(duì)橋面的壓力小于車重.(×)

(3)汽車過凹形橋底部時(shí)，對(duì)橋面的壓力一定大于車重.(√)

探究交流

地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面半徑等于地球半徑，試討論：地面上有一輛汽車在行駛，地面對(duì)它的支持力與汽車的速度有何關(guān)系?駕駛員有什么感覺?

【提示】根據(jù)汽車過凸形橋的原理，地球?qū)λ闹С至?/p>

隨v的增大，F(xiàn)N減小.當(dāng)

這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力為零.他有飛起來的感覺，所以駕駛員有失重的感覺.

三、航天器中的失重現(xiàn)象及離心現(xiàn)象

1.基本知識(shí)

(1)航天器在近地軌道的運(yùn)動(dòng)

①對(duì)航天器，在近地軌道可認(rèn)為地球的萬有引力等于其重力，重力充當(dāng)向心力，滿足的關(guān)系為

②對(duì)航天員，由重力和座椅的支持力提供向心力，滿足的關(guān)系為

航天員處于完全失重狀態(tài)，對(duì)座椅壓力為零.

③航天器內(nèi)的任何物體之間均沒有壓力.

(2)對(duì)失重現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)

航天器內(nèi)的任何物體都處于完全失重狀態(tài)，但并不是物體不受地球引力.正因?yàn)槭艿降厍蛞Φ淖饔貌攀购教炱鬟B同其中的乘員做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

(3)離心運(yùn)動(dòng)

①定義：物體沿切線飛出或做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).

②原因：向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力.

2.思考判斷

(1)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的航天器中的宇航員及所有物體均處于完全失重狀態(tài).(√)

(2)航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體不受重力作用.(×)

(3)航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體所受合力為零.(×)

探究交流

雨天，當(dāng)你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)水滴沿著傘的邊緣切線飛出(如圖所示)，你能說出其中的原因嗎?

【提示】旋轉(zhuǎn)雨傘時(shí)，雨滴也隨著運(yùn)動(dòng)起來，但傘面上的雨滴受到的力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，雨滴由于慣性要保持其原來的速度方向而沿切線方向飛出.

四、火車轉(zhuǎn)彎問題

【問題導(dǎo)思】

1.火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，軌道平面是水平面嗎?

2.火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力是怎樣提供的?

3.火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，速度大小變化，軌道受到的側(cè)向壓力大小變化嗎?

1.軌道分析

火車在轉(zhuǎn)彎過程中，運(yùn)動(dòng)軌跡是一圓弧，由于火車轉(zhuǎn)彎過程中重心高度不變，故火車軌跡所在的平面是水平面，而不是斜面.火車的向心加速度和向心力均沿水平面指向圓心.

2.向心力分析

如圖所示，火車速度合適時(shí)，火車受重力和支持力作用，火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F=mgtanθ.

為彎道半徑，θ為軌道所在平面與水平面的夾角，v0為轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定速度).

4.軌道壓力分析

(1)當(dāng)火車行駛速度v等于規(guī)定速度v0時(shí)，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)火車對(duì)內(nèi)外軌道無擠壓作用.

(2)當(dāng)火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時(shí)，火車所需向心力不再僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：

①當(dāng)火車行駛速度v>v0時(shí)，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力.

②當(dāng)火車行駛速度v0時(shí)，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力.

誤區(qū)警示

汽車、摩托車賽道拐彎處，高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低，也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力，以減小車輪受到地面施加的側(cè)向靜摩擦力.

例：有一列重為100t的火車，以72km/h的速率勻速通過一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m.(g取10m/s2)

(1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力大小;

(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度θ的正切值.

【審題指導(dǎo)】

(1)問中，外軌對(duì)輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力.

(2)問中，重力和鐵軌對(duì)火車的支持力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力.

【答案】(1)105N(2)0.1

總結(jié)

解決這類題目首先要明確物體轉(zhuǎn)彎做的是圓周運(yùn)動(dòng)，其次要找準(zhǔn)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的平面及圓心，理解向心力的來源是物體所受合力.

五、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

【問題導(dǎo)思】

1.關(guān)于豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，一般只討論哪兩種模型?

2.對(duì)“繩模型”，質(zhì)點(diǎn)過最高點(diǎn)的臨界條件是什么?

3.對(duì)“桿模型”，質(zhì)點(diǎn)過最高點(diǎn)的臨界條件是什么?

1.繩模型

小球在細(xì)繩作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球沿豎直光滑軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，都是繩模型，如圖所示.

(1)向心力分析

①小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)受向下的重力和向下的繩子拉力(或軌道彈力)作用，由這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力

②小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)受向下的重力和向上的繩子拉力(或軌道彈力)作用，由這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力

(2)臨界條件

小球恰好過最高點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滿足彈

可得小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度

(3)最高點(diǎn)受力分析

2.桿模型

小球被一輕桿拉著在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球在豎直放置的光滑細(xì)管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，都是桿模型，如圖所示.

(1)向心力分析

①小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)受桿(或軌道)的彈力和向下的重力作用，由這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力.若彈力向上：

②小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)受向上的桿(或軌道)彈力和向下的重力作用，由這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力

(2)臨界條件

由于桿和管能對(duì)小球產(chǎn)生向上的支持力，故小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件是運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度恰好為零.

(3)最高點(diǎn)受力分析

特別提醒

1.繩模型和桿模型中小球做的都是變速圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)、最低點(diǎn)時(shí)由小球豎直方向所受的合力充當(dāng)向心力.

2.繩模型和桿模型在最低點(diǎn)的受力特點(diǎn)是一致的，在最高點(diǎn)桿模型可以提供豎直向上的支持力，而繩模型不能.

例：長(zhǎng)度為0.5m的輕桿OA繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，A端連著一個(gè)質(zhì)量m=2kg的小球.求在下述的兩種情況下，通過最高點(diǎn)時(shí)小球?qū)U的作用力的大小和方向.(g取10m/s2)

(1)桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為2.0r/s;

(2)桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為0.5r/s.

【審題指導(dǎo)】

(1)球在最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)小球的彈力有支撐力和拉力兩種可能.

(2)要求出球在最高點(diǎn)時(shí)，桿恰好無彈力的轉(zhuǎn)速，再進(jìn)行列式分析.

【答案】

(1)小球?qū)U的拉力為138N，方向豎直向上.

(2)小球?qū)U的壓力為10N，方向豎直向下.

六、離心運(yùn)動(dòng)

【問題導(dǎo)思】

1.離心現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么?

2.物體什么時(shí)候才做離心運(yùn)動(dòng)?

3.離心運(yùn)動(dòng)與近心運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別?

1.離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)

離心現(xiàn)象的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn).做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于慣性，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧Φ淖饔?從某種意義上說，向心力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切向方向拉回到圓周上來.

2.離心運(yùn)動(dòng)的條件

做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足夠大的向心力.

3.離心運(yùn)動(dòng)、近心運(yùn)動(dòng)的判斷

如圖所示，物體做圓周運(yùn)動(dòng)是離心運(yùn)動(dòng)還是近心運(yùn)動(dòng)，由實(shí)際提供的向心力Fn與所需向心力

的大小關(guān)系決定

由以上關(guān)系進(jìn)一步分析可知：原來做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若速率不變，所受向心力減少或向心力不變，速率變大，物體將做離心運(yùn)動(dòng);若速度大小不變，所受向心力增大或向心力不變，速率減小，物體將做近心運(yùn)動(dòng).

誤區(qū)警示

1.物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)并不存在“離心力”，“離心力”的說法是因?yàn)橛械耐瑢W(xué)把慣性當(dāng)成了力

2.離心運(yùn)動(dòng)并不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).

例：如圖所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R=250m，汽車輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25.若路面是水平的，問汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)(離心現(xiàn)象)所許可的最大速率vm為多大?當(dāng)超過v時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?(g取10m/s2)

【審題指導(dǎo)】

(1)明確向心力的來源.

(2)理解離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因.

【答案】90km/h汽車做離心運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)翻車

七、航天器中的完全失重現(xiàn)象

例：如圖所示，宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中處于完全失重狀態(tài)，下列說法正確的是()

A.宇航員仍受重力的作用

B.宇航員受力平衡

C.宇航員所受重力等于所需的向心力

D.宇航員不受重力的作用

【答案】AC

1.航天器中物體的向心力

向心力由物體的重力G和航天器的支持力FN提供，即

2.當(dāng)航天器的速度

，此時(shí)航天器機(jī)器內(nèi)部物體均處于完全失重狀態(tài)

3任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)又不受阻力的飛行器中，都是一個(gè)完全失重的環(huán)境.

規(guī)律總結(jié)：物體處于完全失重狀態(tài)的特征

1.物體都具有向下的加速度，加速度大小為g.

2.物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ο?，物體間不再相互擠壓.

3.物體仍受重力作用，并不是重力消失了.

4.物體的速度不斷變化，物體具有加速度，處于非平衡狀態(tài).

高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》優(yōu)秀教案

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會(huì)提前做好準(zhǔn)備，作為教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ)，幫助教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。我們要如何寫好一份值得稱贊的教案呢？為此，小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》優(yōu)秀教案》，希望能為您提供更多的參考。

高中物理必修二《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》優(yōu)秀教案

【教材分析】

本節(jié)是人教版高中《物理》必修2第五章第7節(jié)，是《曲線運(yùn)動(dòng)》一章的最后一節(jié)。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容既是對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的復(fù)習(xí)與鞏固，又是后面繼續(xù)學(xué)習(xí)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。教材安排了鐵路的彎道，汽車過拱橋，航天器中的失重現(xiàn)象，離心現(xiàn)象四個(gè)方面的內(nèi)容，如果面面俱到，難免會(huì)蜻蜓點(diǎn)水，為了在教學(xué)中突出重點(diǎn)、分散難點(diǎn)，我將教材內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，分兩課時(shí)完成。本課為第一課時(shí)主要討論鐵路彎道的設(shè)計(jì)意圖。

【學(xué)情分析】

通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)有了較為清晰地認(rèn)識(shí)，但是對(duì)于向心力的概念理解還不夠深入。同時(shí)高一的學(xué)生思維活躍，求知欲強(qiáng)，他們很希望參與到課堂中來，自主的解決問題。

【三維學(xué)習(xí)目標(biāo)】

過程與方法

知識(shí)與技能

情感態(tài)度和價(jià)值觀

經(jīng)歷觀察思考，自主探究，交流討論等活動(dòng)

進(jìn)一步理解向心力的概念。

能在具體問題中找到向心力的來源

培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，合作意識(shí)；感悟科學(xué)的嚴(yán)肅性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：在具體問題中找到向心力的來源

【教學(xué)策略】

1．教法：使用情境激趣、設(shè)疑引導(dǎo)、適時(shí)點(diǎn)撥的方式引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)；

2．學(xué)法：學(xué)生在教師的引領(lǐng)下，通過觀察現(xiàn)象、自主探究、交流討論等方式參與到課堂中來，體驗(yàn)求知樂趣，成為學(xué)習(xí)的主人。

3．教學(xué)資源：

（1）多媒體課件；

（2）演示教具：電動(dòng)仿真火車；

（3）自制教具：車輪模型、彎道模型；

（4）分組探究教具：仿真火車和軌道模型、橡皮泥、一次性紙杯和小球。

【教學(xué)過程】

一、設(shè)置情景、引入新課

首先，播放一段描述火車轉(zhuǎn)彎時(shí)脫軌的事故的視頻，將學(xué)生的注意力吸引到火車轉(zhuǎn)彎這一具體情境中來。我就此提出兩個(gè)問題：1．火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的限定速度是怎樣規(guī)定的？2．火車超速時(shí)為什么容易造成脫軌事故？學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂，既引起了他們的興趣，又為他們的學(xué)習(xí)指明了方向。

二、復(fù)習(xí)鞏固、明確方法

我通過提問的方式，幫助學(xué)生回憶計(jì)算向心力的常用公式，然后，設(shè)置情景，讓學(xué)生對(duì)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體做出受力分析并找到向心力的來源。

情景一：物塊隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

情景二：小球在杯子內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)。此情景并沒有直接展示給學(xué)生，而是提出問題：“你能不用手接觸小球，而不使小球落入杯底嗎？注意，要保證杯口朝上?！弊寣W(xué)生自己設(shè)計(jì)出小球的運(yùn)動(dòng)方式，并對(duì)杯中小球的運(yùn)動(dòng)情況作出受力分析。通過這種方式讓學(xué)生參與到課堂中來，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而后，教師做出總結(jié)：分析圓周運(yùn)動(dòng)問題，就是要通過運(yùn)動(dòng)分析求出物體需要多大的向心力，通過受力分析找到誰在提供向心力，從而建立供需平衡方程，這是解決圓周運(yùn)動(dòng)問題的一般思路。

三、設(shè)疑引導(dǎo)、自主探究

這一部分集中了本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了降低學(xué)習(xí)難度，我巧設(shè)梯度，從以下三個(gè)部分組織教學(xué)：

1．認(rèn)識(shí)火車車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

首先教師使用教具──電動(dòng)模型小火車，分別展示火車在水平桌面和水平彎曲軌道上的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生通過觀察和對(duì)比，認(rèn)識(shí)到火車轉(zhuǎn)彎要靠鐵軌和車輪的作用。然后，學(xué)生使用分組探究教具──仿真小火車（如圖），觀察車輪和軌道結(jié)構(gòu)，描述火車車輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。學(xué)生遇到困難時(shí)，教師利用自制教具──模型車輪，加深學(xué)生對(duì)車輪結(jié)構(gòu)的印象，并提示學(xué)生思考車輪輪緣的作用。

進(jìn)一步提出問題：生活中還有什么地方用到了類似的輪子結(jié)構(gòu)？通過學(xué)生的回答，和圖片的展示（學(xué)校門口的電動(dòng)拉門的輪子），使學(xué)生認(rèn)識(shí)到這一結(jié)構(gòu)在生活中也是常見的，從而拓展了學(xué)生的認(rèn)識(shí)。接著提問學(xué)生：你認(rèn)為火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力來自哪里？經(jīng)過觀察和思考，學(xué)生已經(jīng)不難想到向心力的來源。而后追問：你認(rèn)為這樣的轉(zhuǎn)彎方式有什么弊端嗎？學(xué)生通過思考，結(jié)合上課之初播放的視頻，不難回答出這樣做的危害性。

2．真實(shí)的火車彎道的情況

那么設(shè)計(jì)師有什么好的方法嗎？通過提問，了解學(xué)生對(duì)實(shí)際鐵路彎道特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)情況。而后通過圖片，使學(xué)生認(rèn)識(shí)鐵路彎道處內(nèi)軌低而外軌高的特點(diǎn)；從而發(fā)出疑問，彎道處這樣設(shè)計(jì)的用意何在呢？

提示學(xué)生從受力分析入手，找到此時(shí)向心力的來源，并要求學(xué)生畫出受力分析圖。

除了正確的分析外，學(xué)生很可能將重力與支持力的合力畫成沿斜面向下，這是對(duì)彎道的圓心位置分析不清造成的，對(duì)學(xué)生可能做出的兩種向心力的方向，我不直接評(píng)論對(duì)錯(cuò)，而是使用分組探究教具──橡皮泥，引導(dǎo)學(xué)生自己做出一段鐵路的彎道處的路基。我使用自制教具，展示給學(xué)生彎道處路基的特點(diǎn)，讓學(xué)生的制作有所參照。學(xué)生在合作中，制作出一段路基的形狀。培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和交流合作的能力。彎道做成后，學(xué)生一般并不能由此直接找到向心力的正確方向，此時(shí)，我提示學(xué)生將橡皮泥做成的部分彎道拉長(zhǎng)、補(bǔ)合為一個(gè)完整的環(huán)形彎道，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)，彎道的內(nèi)側(cè)與碗的內(nèi)壁相似，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到和杯子內(nèi)壁的相似性，把小球在杯子內(nèi)壁的運(yùn)動(dòng)與火車在彎道處的運(yùn)動(dòng)作對(duì)比分析。經(jīng)過這樣兩步，學(xué)生已經(jīng)不難得出正確的受力分析。成功的突破了這一教學(xué)難點(diǎn)。

然后趁熱打鐵，引導(dǎo)學(xué)生從定性到定量，寫出重力與支持力的合力的表達(dá)式，為下一步的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

3．假如你是設(shè)計(jì)師

為了解決開課時(shí)提出的兩個(gè)問題，我設(shè)計(jì)了第三部分──假如你是設(shè)計(jì)師。

首先，設(shè)置情境：你設(shè)計(jì)了一段半徑為r，傾角為θ的鐵路彎道，你會(huì)如何規(guī)定火車轉(zhuǎn)彎的速度？提示學(xué)生從解決圓周運(yùn)動(dòng)一般本思路出發(fā)，從供需平衡關(guān)系入手，列出方程，從而得出限定速度的表達(dá)式。從表達(dá)式的得出過程，引導(dǎo)學(xué)生理解，限定速度的規(guī)定實(shí)際是為了保證由重力和支持力的合力提供向心力，從而避免車輪和鐵軌間的擠壓，保證行車安全。

接著，通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察在杯內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)過快的小球從杯中飛出的過程，提示學(xué)生思考，如果火車速度過快會(huì)怎么樣呢？學(xué)生已經(jīng)不難認(rèn)識(shí)到火車速度過快會(huì)使火車脫軌的問題。而后引導(dǎo)學(xué)生用供需平衡條件來解釋這一問題，深化了學(xué)生認(rèn)識(shí)。為了突出重點(diǎn)，這里不提出離心現(xiàn)象這一問題。只是通過現(xiàn)象的分析和認(rèn)識(shí)為離心現(xiàn)象的教學(xué)做好鋪墊。

四、總結(jié)方法、完善認(rèn)識(shí)

通過本節(jié)的教學(xué)不僅要使學(xué)生認(rèn)識(shí)到解決圓周運(yùn)動(dòng)問題的一般方法，更重要的是使他們認(rèn)識(shí)到火車轉(zhuǎn)彎的模型在生活中是普遍存在的，認(rèn)識(shí)到生活中的簡(jiǎn)單現(xiàn)象往往就是解決實(shí)際問題的靈感的來源。進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生，還有哪些生活中的運(yùn)動(dòng)也使用了相同的設(shè)計(jì)思想？使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自行車轉(zhuǎn)彎、汽車轉(zhuǎn)彎也有相似的情況，從而從特殊到一般，深化學(xué)生的認(rèn)識(shí)。同時(shí)通過對(duì)事故原因的科學(xué)分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到尊重規(guī)律的重要性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

五、布置作業(yè)、課后拓展

課后作業(yè)是學(xué)生再學(xué)習(xí)的重要途徑，本節(jié)課后我安排了兩項(xiàng)作業(yè)。旨在讓學(xué)生鞏固知識(shí)的同時(shí)，認(rèn)識(shí)物理與社會(huì)的聯(lián)系，將對(duì)學(xué)生的知識(shí)教育和情感教育引向課外。

1．課后練習(xí)1、2題。

2．了解中國鐵路提速情況，查找資料，提出你對(duì)鐵路建設(shè)的建議。

【板書設(shè)計(jì)】

【總體設(shè)計(jì)思想】

本節(jié)課的設(shè)計(jì)思想是借助問題給學(xué)生一個(gè)思維的支點(diǎn)，在教師的引領(lǐng)下，從分析生活中的簡(jiǎn)單現(xiàn)象入手，找到一般規(guī)律。在新的問題情境中思考、發(fā)現(xiàn)生活中的模型。通過類比，把日常生活中的知識(shí)聯(lián)系到新問題的解決當(dāng)中，在加深知識(shí)理解的過程中，也培養(yǎng)了分析應(yīng)用能力。同時(shí)，通過對(duì)事故原因的分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的分析方法和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。體現(xiàn)“從生活走向物理、從物理走向社會(huì)”的物理教學(xué)理念。