6匀速圆周运动的实例分析

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1、5．6　匀速圆周运动的实例分析一、教学目标1．知识目标（1）知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力．（2）会在具体问题中分析向心力的来源．（3）知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．2．能力目标（1）通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力．（2）通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力．3．德育目标通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析．二、重点难点1．理解向

2、心力是一种效果力．2．在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题．3．具体问题中向心力的来源．4．关于对临界问题的讨论和分析．三、教学方法讲授法、分析归纳法、推理法、分层教学法．四、教学用具投影仪、CAI课件五、教学过程［投影］本节课的学习目标-8-1．知道向心力是由物体沿半径方向的合外力来提供的．2．知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动．3．会在具体问题中分析向心力的来源．学习目标完成过程一、导入新课1．复习匀速圆周运动知识点（提问）①描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系．②从动力学角度对匀速圆周运动的认识．2．直接过渡导入学以致用是学习的最终目的

3、，本节课通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应用．二、新课教学（一）火车转弯问题［CAI课件］模拟在平直轨道上匀速行驶的火车．提出问题：1．火车受几个力作用？2．这几个力的关系如何？［学生活动设计］1．观察火车运动情况．2．画出受力示意图，结合运动情况分析各力的关系．［师生互动］1．火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．2．四个合力为零，其中重力和支持力合力也为零，牵引力和摩擦力合力也为零．［过渡］那火车转弯时情况会有何不同呢？［CAI课件］模拟平弯轨道火车转弯情形．提出问题：1．转弯与直进有何不同？2．受力分析．-8-［学生活动］结合所学知识讨论分析［师生互动］1．［思维

4、方法渗透］只要是曲线轨迹就需要提供向心力，并不是非得做匀速圆周运动．F=m中的r指确定位置的曲率半径．［结论］转弯时需要提供向心力，而平直路前行不需要．2．受力分析得：需增加一个向心力（效果力），由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供．［深入思考］挤压的后果会怎样？［学生讨论］由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大．这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏．［设疑引申］那么应该如何解决这一实际问题？［学生活动］发挥自己的想象能力结合知识点设计方案．［提示］1．设计方案目的为了减小弹力2．录像剪辑——火车转弯．［学生提出方案

5、］火车外轨比内轨高，使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上．此时，重力和支持力不再平衡，它们的合力指向“圆心”，从而减轻铁轨和轮缘的挤压．［点拨讨论］-8-那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢？［学生归纳］重力和支持力的合力正好提供向心力，铁轨的内外轨均不受到挤压（不需有弹力）［定量分析］［投影］如下图所示设车轨间距为L，两轨高度差为h，转弯半径为R，质量为M的火车运行．［师生互动分析］据三角形边角关系sinα=．对火车的受力情况（重力和支持力合力提供向心力，对内外轨都无挤压）tanα=又因为α很小所以sinα=tanα．综合有=故F=Mg又F=M所以v=［实际讨论］v=在实

6、际中反映的意义是什么？［学生活动］结合实际经验总结：实际中，铁轨修好后h、R、L定，又g为定值，所以火车转弯时的车速为一定值．［拓展讨论］若速度大于又如何？小于呢？-8-［师生互动分析］1．v＞F向＞F（F支与G的合力），故外轨受挤压对轮缘有作用力（侧压力）F向=F+F侧．2．v＜F向＜F（F支与G的合力），故内轨受挤压后对轮缘有侧压力．F向=F-F侧．［说明］向心力是水平的．（二）汽车过拱桥问题1．凸形桥和凹形桥（1）物理模型［投影］如图（2）因是曲线，故需向心力2．静止情况分析［学生活动］结合“平衡状态”受力分析［同学积极解答］受重力、支持力，二者合力为零，F压=G．3．以速度v

7、过桥顶（底）（1）过凸形桥顶［学生活动］1．画受力示意图．2．利用牛顿定律分析F压．［同学主动解答，投影］1．考虑沿半径方向受力mg-FN=m-8-2．牛顿第三定律．F压=FN3．F压=FN=mg-m＜mg4．讨论：由上式知v增大时，F压减小，当v=时，F压=0；当v＞时，汽车将脱离桥面，发生危险．（2）过凹形桥底［学生活动］1．画受力示意图．2．利用牛顿定律分析F压．［提问C层次同学，类比分析］1．考虑沿半径受力FN-mg=m2．牛顿第三定律FN=F压3