2019-2020學年新教材必修第二冊第六章第四節(jié)生活中的圓周運動教案

1、1第六章圓周運動生活中的圓周運動教學設計科目物理課題生活中的圓周運動課 時1課時一知識與技能1.能定性分析火車外軌比內軌高的原因；能定量分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題；2.知道離心運動及其產生條件，了解離心運動的防止和應用；教學二過程與方法目標1.通過定性分析火車外軌比內軌高的原因，提高學生的分析和概括能力；與2.經歷科學探究的過程，體驗科學探究的思維方法，培養(yǎng)學生觀察、分析的核心能力。素養(yǎng)三情感態(tài)度與價值觀1.1.通過定性定量分析火車轉彎、汽車過拱形橋問題, 培養(yǎng)他們謙虛好學的思想和實事求是的態(tài)度。2.2.培養(yǎng)學生應用數學方法解決物理問題的科學思維方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維過

2、程以及初步的觀察、分析和概括能力。教學重點：1.1.火車轉彎的向心力來源以及汽車轉彎的向心力；教學2.2. 對于離心運動實質的理解以及物體做離心運動的條件。重、教學難點：1.1.汽車過拱形橋、凹形橋時的受力分析，理解向心力是某幾難點個力的合力提供的；2.2.離心運動的受力特點；離心運動的防止與應用。教學課件演示準備教師活動學生活動設計意圖218.導入新課:教學過程在鐵路彎道處，稍微留意一下，就能發(fā)現(xiàn)內、外 軌道的高度略有不同。你能解釋其中的原因嗎 ? ?【教師提出問題】圓周運動是一種常見的 運動形式，在生活中有著廣泛的應用，那 么生活中的應用都有哪些呢？ 講授新課：（1）水平面內的勻速圓周運動

3、火車 轉彎【教師引導提問】通過前面的學習， 我們已 經知道，圓周運動向心力、向心加速度的大小和 方向?；疖囖D彎時實際在做圓周運動，因而具有向心加速度。是什么力使它產生向心加速度？【教師引導】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生討論】小組討論，共同分析學生觀察圖片思考討論學生經過老師引導，思考火車的輪胎上突出的輪緣的作用通過生活中 常見知識，激 發(fā)學生的學 習興趣，引出 本節(jié)課題通過聯(lián)系之 前已知的知 識，思考火車 轉彎時向心 力的來源3【教師補充】如果鐵路彎道的內外軌一樣高， 火車轉彎時，外側車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對輪緣的彈力是火車轉彎所 需向心力

4、的主要來源（圖 6.4-26.4-2）。但是，火車質 量太大，靠這種辦法得到向心力，將會使輪緣與外軌間的相互作用力過大，不僅鐵軌和車輪極易 受損，還可能使火車側翻。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軌（圖 6.4-36.4-3），火 車轉彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內側， 它與重力 G G 的合 力指向圓心，為火車轉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，要根據彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當選擇內外軌的高度差，使轉彎時所需的向心力幾乎完全由重

5、力 G G 和支持力FN的合力來提供。需要學生理解分析鍛煉學生的獨立思考的能力4【教師總結】火車車輪的特點5火車的車輪有突出的輪緣，火車在鐵軌上運行 時，車輪和鐵軌有水平與豎直兩個接觸面， 這種 結構特點，主要是避免火車運行時脫軌。【教師引導思考】高速公路轉彎處和場地自 行車比賽的賽道，路面往往有一定的傾斜度。 說 一說這樣設計的原因。【學生討論】小組討論，發(fā)言【教師總結】高速公路轉彎處和場地自行車比 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）豎直平面內的圓周運動一一汽車過拱 形橋【教師提問】那么，我們知道了火

6、車轉彎的向 心力來源，汽車過橋的向心力來源又要怎樣判 斷？【教師引導】汽車過拱形橋時的運動也可以看 作圓周運動。質量為 m m 的汽車在拱形橋上以速 度 v v 前進，設橋面的圓弧半徑為 r r，我們來分析 汽車通過橋的最高點時對橋的壓力?！舅伎寂c討論】選汽車為研究對象。分析汽車 所受的力如圖，如果知道了橋對汽車的支持力通過思考與討論，正確 的理解向心力是按照 效果命名的力，是任何 一個力或幾個力的合小組間討論設計意圖,并且用物理知識解答說明學會舉一反三，聯(lián)系實際分析物體的6它們的合力就是使汽車做圓周運動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當汽車通過橋的最高點時，根

7、據牛頓第二定律F=maF=ma，有所以G- FNv2由此解出橋對車的支持力FNG m一r2vm r2v m一r【教師總結】汽車的速度越大，汽車對橋的壓力越小?！菊n下思考】汽車過凹形橋的分析（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 周運動所需的向心力?！窘處熆偨Y】當vRg時座艙對宇航員的支持力為零，航天員處于完全失重狀態(tài)。（4）離心運動【教師提問】做圓周運動的物體，由于慣性， 總有沿著切線方向飛出去的傾向。但是物體沒有 飛出去，這是因為向心力在拉著它，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 會如何運動？【教師引導】合力不足以提供向心力時，也會力，只要它的作用效果是使物體產生向心加 速度受力情況引導學生自主總結了解失重現(xiàn)象7切線飛去；合力不足以提供向心力時，物體會逐漸遠離圓心。離心運動有很多應用。 例如，洗衣機脫水時利用 離心運動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充】離心運動的危害1 1、汽車轉彎時，速度過大，汽車將做離心運動而造成的事故；2 2、砂輪轉速不允許超過最大轉速。一課堂練習：1 1、 下列哪些現(xiàn)象是利用離心現(xiàn)象（）A.A. 汽車轉彎時要限制速度B.B. 轉速很大的砂輪半徑做得不能太大C.C. 在修建鐵路時，轉彎處內

9、軌要低于外軌D.D. 工作的洗衣機脫水桶轉速很大答案：D D2 2、 如圖,當汽車通過拱橋頂點的速度為10m/s10m/s時, ,車對橋頂的壓力為車重的3/43/4，如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時，對橋面的壓力為零，則 汽車通過橋頂的速度應為（）（）理解離心運動的原因,清楚離心運動在生活中的利弊鍛煉學生的理解和解決實際的能力,掌握常見離心運動在生活中的應用8答案：B B 3 3、如圖所示為某列火車在轉彎處的軌道，已知軌 道的傾角為0, ,轉彎半徑為r, ,重力加速度為g,A.A.轉彎處的速度大小為grtan時, ,車輪與內軌相互擠壓B.B.轉彎處的速度大于gr tan時, ,車輪與內軌相互擠壓

10、C.C.轉彎處的速度大小為gr tan時，軌道對mg火車的支持力大小為cosD.D.轉彎處的速度大于gr tan時, ,軌道對火mg車的支持力大小為cos答案：C C4 4、關于如圖a、b、c、d所示的四種圓周運動模型，說法正確的是（）（）鞏固本節(jié)知識學生練習C.25m/sC.25m/sD.30m/sD.30m/s9入 T TI I 4 4A.A. 如圖 a a 所示，汽車安全通過拱橋最高點時，車對橋面的壓力大于車的重力B.B. 如圖 b b 所示，在固定圓錐筒內做勻速圓周運動的小球，受重力、彈力和向心力C.C. 如圖 c c 所示，輕質細桿一端固定一小球，繞 另端0在豎直面內做圓周運動，在最高點小球所 受合力可能為零D.D. 如圖d d所示， 火車以某速度經過外軌咼于內 軌的彎道時，車輪可能對內外軌均無側向壓力 答案：CDCD5 5、航天飛機繞地球做勻速圓周運動時，飛機上 的物體處于失重狀態(tài)，是指這個物體（）（）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