高中物理第二章匀速圆周运动3圆周运动的实例分析教案3教科版必修2

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1、第3节圆周运动的实例分析教学过程教学环节教学内容教学说明直接过渡导入学以致用是学习的最终目的，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.  新课教学 一、讨论向心力的来源1．观察思考：自行车、汽车拐弯时向心力的来源．2．请学生列举一些做匀速圆周运动的例子，分析向心力的来源．生：万有引力提供向心力（人造地球卫星）；弹力提供向心力（系绳小球在光滑水平面上做匀速圆周运动）；摩擦力提供向心力（物体在转盘上随转盘一起转动）；合力提供向心力（圆锥摆等）．师：（说明）（1）向心力是按效果命名的力．（2）任何一个力或几个力的合力只要作用效果是使物体产生向心加速度，这个力或合力

2、就是物体所受的向心力；它可以是某种性质的一个力，也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力．（3）不能认为做匀速圆周运动的物体在各种实际的力之外，还要另外受到向心力．二、火车转弯问题1．图片展示：平直轨道上匀速行驶的火车．提出问题：（1）火车受几个力的作用？（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）四个力的合力为零，其中重力和支持力的合力也为零，牵引力和摩擦力的合力也为零．［过渡］火车转弯时情况会有何不同呢？［图片］平弯轨道火车转弯情形．提

3、出问题：（1）转弯与直进有何不同？（2）受力分析．［学生活动］结合所学知识讨论分析．［师生互动］［思维方法渗透］只要是曲线轨迹就需要提供向心力，并不是一定做匀速圆周         利用图片展示，提高学生兴趣．      运动．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，而平直前行不需要．受力分析得：需增加一个向心力(效果力)，由铁轨外轨的轨缘和铁轨之间互相挤压产生的弹力提供．［深入思考］师：挤压的后果会怎样？［学生讨论］生：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大．这样的话，轨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

4、申］师：那么应该如何解决这一实际问题？［学生活动］师：发挥自己的想象力结合知识点设计方案．［提示］（1）设计方案的目的是为了减小弹力．（2）录像剪辑——火车转弯．［学生提出方案］铁路外轨比内轨高，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”，从而减轻铁轨和轨缘的挤压．［点拨讨论］师：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］生：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，火车质量为M．［师生互动分析］根据三角形

5、边角关系．                     对火车的受力情况进行分析，重力和支持力的合力提供向心力，内外轨均无挤压．又因为θ很小所以sinθ＝tanθ．综合有故又所以［实际讨论］在实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一定，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？［师生互动分析］（1）F向＞F(F支与G的合力)，故外轨受挤压，对轨缘有作用力(侧压力)F向＝F＋F侧．（2）F向＜F(F支与G的合力)，故内轨受挤压后对轨缘有侧压力．F向＝F－F侧．学生的思维在于教师的激发，学习的积极性在于教师

6、的调动．通过让学生发表见解，提出疑问，培养学生的语言表达能力和分析问题的能力．            ［说明］向心力是水平的三、飞机转弯1．录像剪辑——飞机转弯，提问：向心力的来源．受力分析，如图所示．四、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)因是桥形弯曲，故需向心力．2．在静止情况下分析．［学生活动］结合“平衡状态”进行受力分析．［同学解答］生：重力、支持力，二者合力为零，F压＝G．3.以速度v过桥顶(底)(1)过凸形桥顶［学生活动］①画受力示意图.②利用牛顿运动定律分析F压.［同学主动解答］①考虑沿半径方向受力②牛顿第三定律.F压＝FN③F压＝FN

7、＝④讨论：由上式知v增大时，F压减小，当时，F压＝0；当   问题小组提出的问题很多，课堂上师生探究的仅仅是其中的一部分．        通过对匀速圆周运动时，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②牛顿第三定律F压＝FN③F压＝FN＝④由上式知，v增大，F压增大．［拓展讨论］实际生活中的拱形桥是哪种？为什么？［理论联系实际分析］①实际中都是拱形桥．②原因F压＜mg．失重　注意：的实例分析，渗