2019-2020學(xué)年新教材必修第二冊(cè)第六章第四節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教案

1、1第六章圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)科目物理課題生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課 時(shí)1課時(shí)一知識(shí)與技能1.能定性分析火車外軌比內(nèi)軌高的原因；能定量分析汽車過(guò)拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)的壓力問(wèn)題；2.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的防止和應(yīng)用；教學(xué)二過(guò)程與方法目標(biāo)1.通過(guò)定性分析火車外軌比內(nèi)軌高的原因，提高學(xué)生的分析和概括能力；與2.經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)探究的思維方法，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析的核心能力。素養(yǎng)三情感態(tài)度與價(jià)值觀1.1.通過(guò)定性定量分析火車轉(zhuǎn)彎、汽車過(guò)拱形橋問(wèn)題, 培養(yǎng)他們謙虛好學(xué)的思想和實(shí)事求是的態(tài)度。2.2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維過(guò)

2、程以及初步的觀察、分析和概括能力。教學(xué)重點(diǎn)：1.1.火車轉(zhuǎn)彎的向心力來(lái)源以及汽車轉(zhuǎn)彎的向心力；教學(xué)2.2. 對(duì)于離心運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)的理解以及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。重、教學(xué)難點(diǎn)：1.1.汽車過(guò)拱形橋、凹形橋時(shí)的受力分析，理解向心力是某幾難點(diǎn)個(gè)力的合力提供的；2.2.離心運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)；離心運(yùn)動(dòng)的防止與應(yīng)用。教學(xué)課件演示準(zhǔn)備教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖218.導(dǎo)入新課:教學(xué)過(guò)程在鐵路彎道處，稍微留意一下，就能發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外 軌道的高度略有不同。你能解釋其中的原因嗎 ? ?【教師提出問(wèn)題】圓周運(yùn)動(dòng)是一種常見(jiàn)的 運(yùn)動(dòng)形式，在生活中有著廣泛的應(yīng)用，那 么生活中的應(yīng)用都有哪些呢？ 講授新課：（1）水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、火車 轉(zhuǎn)彎【教師引導(dǎo)提問(wèn)】通過(guò)前面的學(xué)習(xí)， 我們已 經(jīng)知道，圓周運(yùn)動(dòng)向心力、向心加速度的大小和 方向?；疖囖D(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際在做圓周運(yùn)動(dòng)，因而具有向心加速度。是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？【教師引導(dǎo)】如圖，與汽車輪胎不同的是，火 車的輪胎上有突出的輪緣?！緦W(xué)生討論】小組討論，共同分析學(xué)生觀察圖片思考討論學(xué)生經(jīng)過(guò)老師引導(dǎo)，思考火車的輪胎上突出的輪緣的作用通過(guò)生活中 常見(jiàn)知識(shí)，激 發(fā)學(xué)生的學(xué) 習(xí)興趣，引出 本節(jié)課題通過(guò)聯(lián)系之 前已知的知 識(shí)，思考火車 轉(zhuǎn)彎時(shí)向心 力的來(lái)源3【教師補(bǔ)充】如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高， 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力是火車轉(zhuǎn)彎所 需向心力

4、的主要來(lái)源（圖 6.4-26.4-2）。但是，火車質(zhì) 量太大，靠這種辦法得到向心力，將會(huì)使輪緣與外軌間的相互作用力過(guò)大，不僅鐵軌和車輪極易 受損，還可能使火車側(cè)翻。圖 6.46.42 2 炯卑兩軌局度梱 1 1 兒片除 作用莊跆 t t：的力 F F 與供門可心力如果在彎道處使外軌略高于內(nèi)軌（圖 6.4-36.4-3），火 車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)， 它與重力 G G 的合 力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力。這就減輕了輪緣與外軌間的擠壓。在修筑鐵路 時(shí)，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由重

5、力 G G 和支持力FN的合力來(lái)提供。需要學(xué)生理解分析鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考的能力4【教師總結(jié)】火車車輪的特點(diǎn)5火車的車輪有突出的輪緣，火車在鐵軌上運(yùn)行 時(shí)，車輪和鐵軌有水平與豎直兩個(gè)接觸面， 這種 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是避免火車運(yùn)行時(shí)脫軌?！窘處熞龑?dǎo)思考】高速公路轉(zhuǎn)彎處和場(chǎng)地自 行車比賽的賽道，路面往往有一定的傾斜度。 說(shuō) 一說(shuō)這樣設(shè)計(jì)的原因?！緦W(xué)生討論】小組討論，發(fā)言【教師總結(jié)】高速公路轉(zhuǎn)彎處和場(chǎng)地自行車比 賽的賽道，路面有一定的傾斜度，使汽車或者自 行車重力的分力提供一部分向心力，這樣就減小 了汽車或自行車所受地面的摩擦力。（2）豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一一汽車過(guò)拱 形橋【教師提問(wèn)】那么，我們知道了火

6、車轉(zhuǎn)彎的向 心力來(lái)源，汽車過(guò)橋的向心力來(lái)源又要怎樣判 斷？【教師引導(dǎo)】汽車過(guò)拱形橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)也可以看 作圓周運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量為 m m 的汽車在拱形橋上以速 度 v v 前進(jìn)，設(shè)橋面的圓弧半徑為 r r，我們來(lái)分析 汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力?！舅伎寂c討論】選汽車為研究對(duì)象。分析汽車 所受的力如圖，如果知道了橋?qū)ζ嚨闹С至νㄟ^(guò)思考與討論，正確 的理解向心力是按照 效果命名的力，是任何 一個(gè)力或幾個(gè)力的合小組間討論設(shè)計(jì)意圖,并且用物理知識(shí)解答說(shuō)明學(xué)會(huì)舉一反三，聯(lián)系實(shí)際分析物體的6它們的合力就是使汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力鑒于向心加速度的方向是豎直向下的，故合力為F G- FN當(dāng)汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)，根

7、據(jù)牛頓第二定律F=maF=ma，有所以G- FNv2由此解出橋?qū)嚨闹С至NG m一r2vm r2v m一r【教師總結(jié)】汽車的速度越大，汽車對(duì)橋的壓力越小?！菊n下思考】汽車過(guò)凹形橋的分析（3）航天器中的失重現(xiàn)象【分析思考】除了地球引力外，航天員還 可能受到飛船座艙對(duì)他的支持力。引力與 支持力的合力為他提供了繞地球做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。【教師總結(jié)】當(dāng)vRg時(shí)座艙對(duì)宇航員的支持力為零，航天員處于完全失重狀態(tài)。（4）離心運(yùn)動(dòng)【教師提問(wèn)】做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于慣性， 總有沿著切線方向飛出去的傾向。但是物體沒(méi)有 飛出去，這是因?yàn)橄蛐牧υ诶?，使它與圓心 的距離保持不變。一旦向心力突然消失，

8、物體就 會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？【教師引導(dǎo)】合力不足以提供向心力時(shí)，也會(huì)力，只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加 速度受力情況引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)了解失重現(xiàn)象7切線飛去；合力不足以提供向心力時(shí)，物體會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心。離心運(yùn)動(dòng)有很多應(yīng)用。 例如，洗衣機(jī)脫水時(shí)利用 離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉；紡織廠也 用這樣的方法使棉紗、毛線、紡織品干燥?！窘處熝a(bǔ)充】離心運(yùn)動(dòng)的危害1 1、汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，速度過(guò)大，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成的事故；2 2、砂輪轉(zhuǎn)速不允許超過(guò)最大轉(zhuǎn)速。一課堂練習(xí)：1 1、 下列哪些現(xiàn)象是利用離心現(xiàn)象（）A.A. 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度B.B. 轉(zhuǎn)速很大的砂輪半徑做得不能太大C.C. 在修建鐵路時(shí)，轉(zhuǎn)彎處內(nèi)

9、軌要低于外軌D.D. 工作的洗衣機(jī)脫水桶轉(zhuǎn)速很大答案：D D2 2、 如圖,當(dāng)汽車通過(guò)拱橋頂點(diǎn)的速度為10m/s10m/s時(shí), ,車對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐?/43/4，如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時(shí)，對(duì)橋面的壓力為零，則 汽車通過(guò)橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為（）（）理解離心運(yùn)動(dòng)的原因,清楚離心運(yùn)動(dòng)在生活中的利弊鍛煉學(xué)生的理解和解決實(shí)際的能力,掌握常見(jiàn)離心運(yùn)動(dòng)在生活中的應(yīng)用8答案：B B 3 3、如圖所示為某列火車在轉(zhuǎn)彎處的軌道，已知軌 道的傾角為0, ,轉(zhuǎn)彎半徑為r, ,重力加速度為g,A.A.轉(zhuǎn)彎處的速度大小為grtan時(shí), ,車輪與內(nèi)軌相互擠壓B.B.轉(zhuǎn)彎處的速度大于gr tan時(shí), ,車輪與內(nèi)軌相互擠壓

10、C.C.轉(zhuǎn)彎處的速度大小為gr tan時(shí)，軌道對(duì)mg火車的支持力大小為cosD.D.轉(zhuǎn)彎處的速度大于gr tan時(shí), ,軌道對(duì)火mg車的支持力大小為cos答案：C C4 4、關(guān)于如圖a、b、c、d所示的四種圓周運(yùn)動(dòng)模型，說(shuō)法正確的是（）（）鞏固本節(jié)知識(shí)學(xué)生練習(xí)C.25m/sC.25m/sD.30m/sD.30m/s9入 T TI I 4 4A.A. 如圖 a a 所示，汽車安全通過(guò)拱橋最高點(diǎn)時(shí)，車對(duì)橋面的壓力大于車的重力B.B. 如圖 b b 所示，在固定圓錐筒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，受重力、彈力和向心力C.C. 如圖 c c 所示，輕質(zhì)細(xì)桿一端固定一小球，繞 另端0在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)小球所 受合力可能為零D.D. 如圖d d所示， 火車以某速度經(jīng)過(guò)外軌咼于內(nèi) 軌的彎道時(shí)，車輪可能對(duì)內(nèi)外軌均無(wú)側(cè)向壓力 答案：CDCD5 5、航天飛機(jī)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，飛機(jī)上 的物體處于失重狀態(tài)，是指這個(gè)物體（）（）A.A. 不受地球的吸引力B.B. 受到地球吸引力和向心力平衡C.C. 不受重力作用D.D. 受到的地球引力提供