高中物理 5.5匀速圆周运动的实例分析教案（5） 新人教版必修2

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1、六、匀速圆周运动的实例分析课程六、匀速圆周运动的实例分析课时教学目的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，这个力就是向心力。2、知道向心力和向心加速度公式也试用于变速圆周运动，并会求解这两个物理量。重难点1、具体问题具体分析，理论联系实际；2、临界问题的分析、讨论。教学方法课型新授课教学过程及时间教学内容及板书设计复习提问：匀速圆周运动的物体受到向心力，分析以下问题中向心力是怎样产生的？1、如图，物体随水平圆盘做匀速圆周运动[学生回答]：静摩擦力提供向心力。2、如图，绳拉物体做匀速圆周运动[学生回答]：重力与绳的拉力的合力提供向心

2、力。教师小结：通过以上例子可以看出，向心力是由物体实际受到的一个力或几个力的合力提供的，是按力的作用效果命名的力。下面我们进一步研究一下向心力在生活中的几个实例：一、火车转弯提出问题并引导学生讨论：1、火车匀速直线运动和匀速转弯是否同种状态？[学生回答]：匀速直线运动时F合＝0匀速转弯时F合≠02、火车转弯时所需的向心力是如何产生的？引导学生讨论：（1）内外轨一样高在竖直方向上，火车受到的重力G与支持力FN相平衡，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘产生弹力作用。可见，当内外轨一样高时，外轨对轮缘的弹力就是使火车转弯的向心力。由于火车质

3、量很大，在这种情况下，铁轨和轮缘都易被破坏。（2）外轨高于内轨（学生进行受力分析）中学教案纸年月日（副页）教师引导：由于支持力FN不再竖直向上，FN与G的合力提供向心力，从而减轻了轮缘与外轨的挤压。提出问题，那么这种挤压能不能减小到零呢？如果能应满足什么条件？设上图中的斜面倾斜角为θ，转弯半径为r，那么火车以多大速度转弯时，外轨不再挤压轮缘？[学生讨论并回答]火车受到的支持力和重力的合力水平指向圆心，成为火车转弯的向心力。由图可知：F=mgtanθ=mv0=grtanθ这个速度即为火车转弯时的最佳情况。引导学生回答：①当v=v0时，内外轨均不受侧向挤压力

4、。②当v＞v0时，出现什么情况？[学生回答]：外轨受侧向挤压的力。（向心力增大，外轨提供一部分力）③当v＜v0时呢？[学生回答]：外轨受侧向挤压的力。（这是向心力减小，内轨提供一部分力）问：生活中还有哪些实例与这一类型相同？[学生举例]：汽车转弯、自行车转弯等例1：铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是1435mm。规定火车通过这里的速度是72km/h，内外轨的高度差应该多大，才能使外轨不受轮缘的挤压？如果车速大于或小于72km/h会有什么现象发生？说明理由。解：火车转弯时所需的向心力由重力和支持力的合力提供。F=mgtanα=mv/rtanα=v/gr

5、近似认为tanα=sinα=h/d带入上式：h/d=v/rgh=vd/rg=（20×1.435）/（300×9.8）=0.195m一、汽车过拱桥提出问题并引导学生讨论：1、汽车静止在桥顶与通过桥顶时的状态是否相同？[学生回答]：不同。静止是平衡状态F合＝0通过桥顶时是曲线运动F合≠0作业：教学过程及时间课后小结：中学教案纸年月日（副页）1、汽车过拱桥桥顶时的向心力是如何产生的？设汽车通过桥顶时速度为v，拱桥半径为r.学生进行受力分析并讨论：mg-FN=mFN=mg-m由分析可知：当汽车以速度v通过桥顶时，FN＜mg，汽车处于失重状态。这也是桥一般做成拱形

6、的原因。当汽车速度v=rg时，FN=0提问：若汽车超过这个速度，将会怎样？[学生回答]：汽车将飞出桥顶拓展：如果物体从竖直曲面的内侧通过最高点，情况如何？学生思考：课本97页“思考与讨论”教学过程及时间课后小结：