高中物理 4.3 向心力的实例分析学案4 鲁科版必修2

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1、向心力的实例分析学案【学习目标】（1）．知道向心力是使物体产生向心加速度的原因．（2）．会在具体问题中分析向心力的来源，并能初步应用公式计算．（3）．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例．（4）．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．【学习重点】会在具体问题中分析向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题．【学习难点】1．具体问题中向心力的来源．2．对变速圆周运动的理解和处理．【学习过程】一、复习提问提问1：

2、做匀速圆周运动的物体有什么特点？提问2：做匀速圆周运动的物体的向心力就是物体受到的合外力，那么什么样的力可以提供或充当向心力呢？提问3：向心力是一种实际存在的力吗？在受力分析中如何处理向心力？在实际问题中又如何确定向心力的大小呢？展示生活中的圆周运动实例的图片或影片，生活中有很多物体在做圆周运动，他们的向心力是由哪些力来提供呢？这节课我们结合生活中一些具体的问题来分析向心力的来源问题。二、新课学习（一）、火车转弯问题1．分析火车在平直轨道上匀速运动时受什么力？2．如果火车在水平面内转弯时情况又有何

3、不同呢？。3．火车转弯做的是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力，而平直路前行不需要．那么火车转弯时是如何获得向心力的?4．高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压的后果会怎样?如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明．交流与讨论学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案．结合受力图发表自己的见解……设计的方案：合合5．运用刚才的分析进一步讨论：火车转弯时的速度多大时才不至于对内外轨道产生相互挤压?选择合适的弯道倾斜角度，使向心力仅由支持力F

4、N和重力G的合力F合提供：F向=mv02/r=F合=mgtanθv0=讨论：（1）当v=v0，F向=F合内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无弹力。（2）当v>v0，F向>F合外轨道对外侧车轮轮缘有弹力。（3）当v

5、行？（4）．汽车在水平面内转弯是什么力提供向心力？（二）、汽车过拱形桥（只限在最高点）分析汽车过桥的特点1．汽车过桥时做什么运动？在最高点汽车受什么力的作用？什么力提供汽车做圆周运动的向心力？vRN投影问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．通过分析你可以得出什么结论?汽车在桥顶出现什么现象？RNv2．当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大，当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象？3．分析汽车通过凹形桥

6、最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些？4．刚才同学们分析了汽车在拱形桥最高点和凹形桥的最低点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用?如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢?〖拓展应用〗下面请同学看影片回答问题1、杂技”水流星”在通过最高点时为什么水没有流出来？R.2、演示小球过“山车”，学生求小球过“山车”在竖直平面内做圆周运动的最高点最小速度（知小球过“山车”在竖直平面内做圆周运动的半径为R）3、满足什么条件如图所示的翻滚过山车就不会从最高点掉不下来？4、

7、思维拓展-------思考与讨论地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶，不断加速。请思考：会不会出现这样的情况。速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零，此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？[课堂训练]例：一辆质量m=2t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，求：(1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多

8、大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？【课堂小结】本节课通过一些具体的实例探究了物体在水平面内和竖直平面内作圆周运动的运动规律，知道了在具体圆周运动中如何来确定向心力。用向心力公式求解问题时的解题步骤如何？（1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径；（2）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力；（3）根据牛顿第二定律，以及向心力公式列方程；（4）解方程，对结果进行必要的讨论。【阅读资料】海南汽车试