高中物理勻速圓周運動3圓周運動的實例分析教案3教科版必修

1、第3節(jié) 圓周運動的實例分析教學過程 教學環(huán)節(jié) 教學內容 教學說明 直接過渡導入 學以致用是學習的最終目的，本節(jié)課通過幾個具體實例的探討來深入理解相關知識點并學會應用. 新課教學 一、 討論向心力的來源1觀察思考：自行車、汽車拐彎時向心力的來源 2請學生列舉一些做勻速圓周運動的例子，分析向心力的來源 生：萬有引力提供向心力（人造地球衛(wèi)星）；彈力提供向心力（系繩小球在光滑水平面上做勻速圓周運動）；摩擦力提供向心力（物體在轉盤上隨轉盤一起轉動）；合力提供向心力（圓錐擺等） 師：（說明） （ 1 ）向心力是按效果命名的力 （ 2 ）任何一個力或幾個力的合力只要作用效果是使物體產生向心加速度，這個力或合

2、力就是物體所受的向心力； 它可以是某種性質的一個力，也可以是幾個不同性質的力沿著半徑指向圓心的合外力 （ 3 ）不能認為做勻速圓周運動的物體在各種實際的力之外，還要另外受到向心力 二、火車轉彎問題1圖片展示：平直軌道上勻速行駛的火車提出問題：（ 1 ）火車受幾個力的作用？ （ 2 ）這幾個力的關系如何？ 學生活動設計 （ 1 ）觀察火車運動情況 （ 2 ）畫出受力示意圖，結合運動情況分析各力的關系 師生互動 （ 1 ）火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力 . （ 2 ）四個力的合力為零，其中重力和支持力的合力也為零，牽引力和摩擦力的合力也為零 過渡火車轉彎時情況會有何不同呢？ 圖片平彎軌道火車轉

3、彎情形提出問題： （ 1 ）轉彎與直進有何不同？ （ 2 ）受力分析 學生活動 結合所學知識討論分析 師生互動 思維方法滲透 只要是曲線軌跡就需要提供向心力，并不是一定做勻速圓周運動中的 r 指確定位置的曲率半徑 結論轉彎時需要提供向心力，而平直前行不需要 受力分析得：需增加一個向心力 ( 效果力 ) ，由鐵軌外軌的軌緣和鐵軌之間互相擠壓產生的彈力提供 深入思考 師：擠壓的后果會怎樣？ 學生討論 生：由于火車質量、速度比較大，故所需向心力也很大這樣的話，軌緣和鐵軌之間的擠壓作用力將很大，導致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞 設疑引申 師：那么應該如何解決這一實際問題？ 學生活動 師：發(fā)揮自

4、己的想象力結合知識點設計方案 提示 （ 1 ）設計方案的目的是為了減小彈力 （ 2 ）錄像剪輯火車轉彎 學生提出方案 鐵路外軌比內軌高，使鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上此時，重力和支持力不再平衡，它們的合力指向“圓心”，從而減輕鐵軌和軌緣的擠壓 點撥討論 師：那么什么情況下可以完全使鐵軌和軌緣間的擠壓消失呢？ 學生歸納 生：重力和支持力的合力正好提供向心力，鐵軌的內外軌均不受到擠壓 ( 不需有彈力 ) 定量分析 投影如下圖所示 設車軌間距為 L ，兩軌高度差為 h ，轉彎半徑為 R ，火車質量為 M 師生互動分析 根據三角形邊角關系 對火車的受力情況進行分析，重力和支持力的合力提供向心力，內

5、外軌均無擠壓 又因為 很小 所以 sin tan 綜合有故又所以實際討論 在實際中反映的意義是什么？ 學生活動 結合實際經驗總結： 實際中，鐵軌修好后 h 、 R 、 L 一 定， g 為定值，所以火車轉彎時的車速為一定值 拓展討論 若速度大于又如何？小于呢？ 師生互動分析 （ 1 ）F 向 F ( F 支與 G 的合力 ) ，故外軌受擠壓，對軌緣有作用力 ( 側壓力 ) F 向 F F 側 （ 2 ） F 向 F ( F 支與 G 的合力 ) ，故內軌受擠壓后對軌緣有側壓力 F 向 F F 側 說明向心力是水平的 三、飛機轉彎 1錄像剪輯飛機轉彎，提問：向心力的來源 受力分析， 如圖所示四、

6、汽車過拱橋問題 1凸形橋和凹形橋 (1) 物理模型 投影如圖 (2) 因是橋形彎曲，故需向心力 2在靜止情況下分析 學生活動 結合“平衡狀態(tài)”進行受力分析 同學解答 生：重力、支持力，二者合力為零，F(xiàn) 壓 G 3. 以速度 v 過橋頂 ( 底 ) (1) 過凸形橋頂 學生活動 畫受力示意圖 . 利用牛頓運動定律分析F 壓. 同學主動解答 考慮沿半徑方向受力 牛頓第三定律 . F 壓F N F 壓F N 討論： 由上式知 v 增大時，F(xiàn) 壓減小，當時，F(xiàn) 壓0；當時，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險 (2) 過凹形橋底 學生活動 畫受力示意圖 利用牛頓定律分析 F 壓 提問 C 層次同學，類比分析 考慮

7、沿半徑受力 牛頓第三定律 F 壓F N F 壓F N 由上式知，v增大，F(xiàn) 壓增大 拓展討論 實際生活中的拱形橋是哪種？為什么？ 理論聯(lián)系實際分析 實際中都是拱形橋 原因 F 壓mg失重注意： 利用圖片展示，提高學生興趣 學生的思維在于教師的激發(fā)，學習的積極性在于教師的調動通過讓學生發(fā)表見解，提出疑問，培養(yǎng)學生的語言表達能力和分析問題的能力 問題小組提出的問題很多，課堂上師生探究的僅僅是其中的一部分 通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學生分析和解決問題的能力 強化訓練 例題1：質量為 m 的小球用長為 L 的細線連接著，使小球在水平面內做勻速圓周運動，細線與豎直方向夾角

8、為 ，試求其角速度的大??？對小球而言，只受兩個力，重力和細線拉力，這兩個力的合力 mgtan 提供向心力，知道半徑 r Lsin所以由 得 總結規(guī)律 投影解題思路： 1明確研究對象，分析其受力情況，確定研究對象運動的軌道平面和圓心的位置，以確定向心力的方向，這是基礎 2確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力，此為解題關鍵 3列方程求解 . 在一條直線上，簡化為代數運算；不在一條直線上，運用平行四邊形定則4解方程，并對結果進行必要的討論通過實例分析，達到鞏固所學知識的目的 內容拓展；離心運動1認識離心運動 師生互動 師：做圓周運動的物體一旦失去向心力的作用，

9、它會怎樣運動呢 ? 如果物體受的合力不足以提供向心力，它會怎樣運動呢 ? 發(fā)表你的見解并說明原因 學生討論 生：我認為做圓周運動的物體一旦失去向心力的作用，它會沿切線飛出去，如體育中的“鏈球”運動，運動員一松手，“鏈球”馬上飛了出去 生：如果物體受的合力不足以提供向心力，它會做逐漸遠離圓心的運動如：在電影中經?？吹?，速度極快的汽車在急速轉彎時，會出現(xiàn)向外側滑的現(xiàn)象 師： ( 聽取學生代表的發(fā)言，點評、總結 ) 如果向心力突然消失，物體由于慣性，會沿切線方向飛出去如果物體受的合力不足以提供向心力，物體雖不能沿切線方向飛出去，但會逐漸遠離圓心這兩種運動都叫做離心運動 討論與思考 師：請同學們結合生

10、活實際，舉出物體做離心運動的例子在這些例子中，離心運動是有益的還是有害的 ? 你能說出這些例子中的離心運動是怎樣發(fā)生的嗎 ? 學生認真思考并討論問題，學生代表發(fā)表見解，相互交流、討論 教師聽取學生見解，點評、總結并投影出洗衣機脫水筒及洗衣機脫水時水的受力分析圖 點評：培養(yǎng)學生觀察生活的良好品質，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的主動求知的意識 2離心運動的應用和防止 離心運動有很多應用，離心干燥器就是利用離心運動把附著在物體上的水分甩掉的裝置，在紡織廠里用來使棉紗、毛線或紡織品干燥把濕物體放在離心干燥器的金屬網籠里，網籠轉得比較慢時，水滴跟物體的附著力 F 足以提供所需的向心力 F ，使水滴做圓周運

11、動當網籠轉得比較快時，附著力 F 不足以提供所需的向心力 F ，于是水滴做離心運動，穿過網孔，飛到網籠外面洗衣機的脫水筒也是利用離心運動把濕衣服甩干的 我們知道，體溫計裝有水銀的玻璃泡上方有一段非常細的縮口，測過體溫后，升到縮口上方的水銀柱因受縮口的阻力不能自動縮回玻璃泡里在醫(yī)院里將許多用過的體溫計裝入小袋內放在離心機上，轉動離心機，把水銀柱甩回玻璃泡里當離心機轉得比較慢時，縮口的阻力 F 足以提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運動 . 當離心機轉得相當快時，阻力 F 不足以提供所需的向心力，水銀柱做離心運動而進入玻璃泡內 在水平公路上行駛的汽車，轉彎時所需的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的如果轉彎時速度過大，所需向心力 F 大于最大靜摩擦力 Fmax ，汽車將做離心運動而造成交通事故因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度 利用所學