1、新人教版高中物理必修二生活中的圓周運(yùn)動(dòng)精品教案課 題§5.8生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課 型新授課教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能 1會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源2能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例過(guò)程與方法 1通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力 2通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問(wèn)題 2通過(guò)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看待問(wèn)題

2、重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 1理解向心力是一種效果力 2在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題教學(xué)難點(diǎn)1具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源 2關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論知識(shí)主干一新課導(dǎo)入。二新課的講授。一、鐵路的彎道【二】、拱形橋【三】、航天器中的失重現(xiàn)象：【四】、離心運(yùn)動(dòng)【五】臨界條件課堂練習(xí)：教 學(xué) 活 動(dòng)復(fù)習(xí)提問(wèn) 師：請(qǐng)同學(xué)們回顧并敘述出對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)你已經(jīng)理解和掌握了哪些基本知識(shí)。 生：我已經(jīng)理解和掌握了可以用線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期等來(lái)描述做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)快慢；知道了圓周運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，一定具有加速度；掌握了對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題還必須通過(guò)運(yùn)用牛頓第二定律去認(rèn)真分析和處理 生：

3、從勻速圓周運(yùn)動(dòng)中總結(jié)出來(lái)的基本規(guī)律，通過(guò)運(yùn)用等效的物理思想也可以去處理變速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題 師：剛才幾位同學(xué)各自從不同的角度回顧和交流了對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)基本知識(shí)和基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)而我們知道學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目的，本節(jié)課將通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)例的探討來(lái)深入理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)并學(xué)會(huì)應(yīng)用 新課教學(xué)【一】鐵路的彎道 師：同學(xué)們思考在平直軌道上勻速行駛的火車(chē)受幾個(gè)力作用?這幾個(gè)力的關(guān)系如何?生：火車(chē)受到4個(gè)力的作用，各為兩對(duì)平衡力，即合外力為零 師：對(duì)，火車(chē)受重力、支持力、牽引力及摩擦力且四個(gè)力合力為零，其中重力和支持力的合力為零，牽引力和摩擦力的合力為零師：那火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)有何不同呢? 生：轉(zhuǎn)彎時(shí)火車(chē)的速度方

4、向在不斷變化，故其一定有加速度，其合外力一定不為零 師：對(duì)，轉(zhuǎn)彎時(shí)合外力不為零，即需要提供向心力，那么火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)是如何獲得向心力的?進(jìn)一步受力分析得：需增加的向心力(效果力)，是由車(chē)輪的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而產(chǎn)生的彈力提供師：擠壓的后果會(huì)怎樣?生：由于火車(chē)質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大這樣的話，輪緣和鐵軌之間的擠壓作用力將很大，導(dǎo)致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞師：那么應(yīng)該如何解決這一問(wèn)題呢?結(jié)合學(xué)過(guò)的知識(shí)加以討論：經(jīng)過(guò)短暫的討論，讓學(xué)生看課本24頁(yè)尋找答案。強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：向心力是水平的師：請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用剛才的分析進(jìn)一步討論：實(shí)際的鐵路上為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車(chē)運(yùn)行速度有條件限制?【二

5、】拱形橋公路上的拱形橋是我們常見(jiàn)的，汽車(chē)過(guò)橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)可以看作是圓周運(yùn)動(dòng)，那么汽車(chē)在橋的弧頂時(shí)，對(duì)橋的壓力與汽車(chē)的速度有什么關(guān)系？同學(xué)們自己分析。生：在最高點(diǎn)，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析，確定向心力的來(lái)源；由牛頓第二定律列出方程求出汽車(chē)受到的支持力：由牛頓第三定律求出橋面受到的壓力FN=Gmv2/r可見(jiàn)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN小于汽車(chē)的重力G，并且壓力隨汽車(chē)速度的增大而減小 師：請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步考慮當(dāng)汽車(chē)對(duì)橋的壓力剛好減為零時(shí)，汽車(chē)的速度有多大當(dāng)汽車(chē)的速度大于這個(gè)速度時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?生：把 FN=0代人上式可得，此時(shí)汽車(chē)的速度為，當(dāng)汽車(chē)的速度大于這個(gè)速度時(shí)，就會(huì)發(fā)生汽車(chē)飛出去的現(xiàn)象這種現(xiàn)象我們?cè)陔娪袄锟吹?/p>

6、過(guò) 師：好，下面再一起共同分析汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重力大些還是小些 生：通過(guò)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重力大課堂訓(xùn)練 師：請(qǐng)同學(xué)們一起來(lái)看一道例題，看完題后，自己先獨(dú)立分析、處理，然后我們?cè)僖坏澜涣鳌⒂懻?例：一輛質(zhì)量m=2.0t的小轎車(chē)，駛過(guò)半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g=10ms2求： (1)若橋面為凹形，汽車(chē)以20ms的速度通過(guò)橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大? (2)若橋面為凸形，汽車(chē)以l0ms的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大? (3)汽車(chē)以多大速度通過(guò)凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面剛好沒(méi)有壓力？解：【三】航天

7、器中的失重現(xiàn)象：師：從剛才研究的一道例題可以看出，當(dāng)汽車(chē)通過(guò)拱形橋凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，如果車(chē)速達(dá)到一定大小，則可使汽車(chē)對(duì)橋面的壓力為零如果我們把地球想象為特大的“拱形橋”，則情形如何呢?會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況；速度達(dá)到一定程度時(shí)，地面對(duì)車(chē)的支持力是零?這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少?駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少?他這時(shí)可能有什么感覺(jué)?學(xué)生獨(dú)立分析以上提出的問(wèn)題，并在練習(xí)本上畫(huà)出受力分析圖，嘗試解答教師引導(dǎo)學(xué)生間交流、討論師：剛才同學(xué)們交流、討論的問(wèn)題即為課本第25頁(yè)上面的“思考與討論”，該“思考與討論”中描述的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)不是在汽車(chē)上，而是在航天飛機(jī)中 假設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M，它在地球

8、表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓υ嚽笞搶?duì)宇航員的支持力此時(shí)飛船的速度多大?通過(guò)求解你可以得出什么結(jié)論?生：通過(guò)整體法對(duì)宇宙飛船受力分析，并運(yùn)用牛頓第二定律可解得：宇宙飛船的度為，再對(duì)宇航員進(jìn)行分析可得此時(shí)座椅對(duì)宇航員的支持力為零即航天員處于失重狀態(tài)【四】、離心運(yùn)動(dòng)師：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?如果物體受的合力不足以提供向心力，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?發(fā)表你的見(jiàn)解并說(shuō)明原因生：我認(rèn)為做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)沿切線飛出去，如體育中的“鏈球”運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員手一放后

9、，“鏈球”馬上飛了出去生：如果物體受的合力不足以提供向心力，它會(huì)做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)如：在電影中經(jīng)常看到，速度極快的汽車(chē)在急速轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)有向外側(cè)滑寓的現(xiàn)象師：(聽(tīng)取學(xué)生代表的發(fā)育，點(diǎn)評(píng)、總結(jié))如果向心力突然消失，物體由于慣性，會(huì)沿切線方向飛出去如果物體受的合力不足以提供向心力，物體雖不能沿切線方向飛出去但會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心這兩種運(yùn)動(dòng)都叫做離心運(yùn)動(dòng)討論與思考師：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合生活實(shí)際，舉出物體做離心運(yùn)動(dòng)的例子在這些例子中，離心運(yùn)動(dòng)是有益的還是有害的?你能說(shuō)出這些例子中離心運(yùn)動(dòng)是怎樣發(fā)生的嗎? 課本中的例子“洗衣機(jī)脫水時(shí)”和“高速運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)”【五】臨界條件豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題 .o.甲 乙

10、 丙 丁1 如圖甲、乙 所示，沒(méi)有支撐物的小球在豎直平面作圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的情況：臨界條件能過(guò)最高點(diǎn)的條件，此時(shí)繩或軌道對(duì)球分別產(chǎn)生_ 不能過(guò)最高點(diǎn)的條件2 如圖丙丁所示，為有支撐物的小球在豎直平面做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的情況豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，往往是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于物體在豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，中學(xué)階段只分析通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)，下面對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。能過(guò)最高點(diǎn)的條件，此時(shí)桿對(duì)球的作用力當(dāng)0<V<時(shí)，桿對(duì)小球，其大小當(dāng)v=時(shí)，桿對(duì)小球當(dāng)v>時(shí)，桿對(duì)小球的力為其大小為_(kāi)討論：繩與桿對(duì)小球的作用力有什么不同？課堂訓(xùn)練3雜技演員在做水流星表演時(shí)，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若水的質(zhì)量m05 kg，繩長(zhǎng)l=60cm，求：(1)最高點(diǎn)水不