2019-2020学年新教材必修第二册第六章第四节生活中的圆周运动教案

1、1第六章圆周运动生活中的圆周运动教学设计科目物理课题生活中的圆周运动课 时1课时一知识与技能1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因；能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；2.知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的防止和应用；教学二过程与方法目标1.通过定性分析火车外轨比内轨高的原因，提高学生的分析和概括能力；与2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的核心能力。素养三情感态度与价值观1.1.通过定性定量分析火车转弯、汽车过拱形桥问题, 培养他们谦虚好学的思想和实事求是的态度。2.2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过

2、程以及初步的观察、分析和概括能力。教学重点：1.1.火车转弯的向心力来源以及汽车转弯的向心力；教学2.2. 对于离心运动实质的理解以及物体做离心运动的条件。重、教学难点：1.1.汽车过拱形桥、凹形桥时的受力分析，理解向心力是某几难点个力的合力提供的；2.2.离心运动的受力特点；离心运动的防止与应用。教学课件演示准备教师活动学生活动设计意图218.导入新课:教学过程在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外 轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗 ? ?【教师提出问题】圆周运动是一种常见的 运动形式，在生活中有着广泛的应用，那 么生活中的应用都有哪些呢？ 讲授新课：（1）水平面内的匀速圆周运动

3、火车 转弯【教师引导提问】通过前面的学习， 我们已 经知道，圆周运动向心力、向心加速度的大小和 方向。火车转弯时实际在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？【教师引导】如图，与汽车轮胎不同的是，火 车的轮胎上有突出的轮缘。【学生讨论】小组讨论，共同分析学生观察图片思考讨论学生经过老师引导，思考火车的轮胎上突出的轮缘的作用通过生活中 常见知识，激 发学生的学 习兴趣，引出 本节课题通过联系之 前已知的知 识，思考火车 转弯时向心 力的来源3【教师补充】如果铁路弯道的内外轨一样高， 火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所 需向心力

4、的主要来源（图 6.4-26.4-2）。但是，火车质 量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易 受损，还可能使火车侧翻。图 6.46.42 2 炯卑两轨局度梱 1 1 儿片除 作用庄跆 t t：的力 F F 與供门可心力如果在弯道处使外轨略高于内轨（图 6.4-36.4-3），火 车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧， 它与重力 G G 的合 力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。这就减轻了轮缘与外轨间的挤压。在修筑铁路 时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重

5、力 G G 和支持力FN的合力来提供。需要学生理解分析锻炼学生的独立思考的能力4【教师总结】火车车轮的特点5火车的车轮有突出的轮缘，火车在铁轨上运行 时，车轮和铁轨有水平与竖直两个接触面， 这种 结构特点，主要是避免火车运行时脱轨。【教师引导思考】高速公路转弯处和场地自 行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度。 说 一说这样设计的原因。【学生讨论】小组讨论，发言【教师总结】高速公路转弯处和场地自行车比 赛的赛道，路面有一定的倾斜度，使汽车或者自 行车重力的分力提供一部分向心力，这样就减小 了汽车或自行车所受地面的摩擦力。（2）竖直平面内的圆周运动一一汽车过拱 形桥【教师提问】那么，我们知道了火

6、车转弯的向 心力来源，汽车过桥的向心力来源又要怎样判 断？【教师引导】汽车过拱形桥时的运动也可以看 作圆周运动。质量为 m m 的汽车在拱形桥上以速 度 v v 前进，设桥面的圆弧半径为 r r，我们来分析 汽车通过桥的最高点时对桥的压力。【思考与讨论】选汽车为研究对象。分析汽车 所受的力如图，如果知道了桥对汽车的支持力通过思考与讨论，正确 的理解向心力是按照 效果命名的力，是任何 一个力或几个力的合小组间讨论设计意图,并且用物理知识解答说明学会举一反三，联系实际分析物体的6它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力鉴于向心加速度的方向是竖直向下的，故合力为F G- FN当汽车通过桥的最高点时，根

7、据牛顿第二定律F=maF=ma，有所以G- FNv2由此解出桥对车的支持力FNG m一r2vm r2v m一r【教师总结】汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。【课下思考】汽车过凹形桥的分析（3）航天器中的失重现象【分析思考】除了地球引力外，航天员还 可能受到飞船座舱对他的支持力。引力与 支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆 周运动所需的向心力。【教师总结】当vRg时座舱对宇航员的支持力为零，航天员处于完全失重状态。（4）离心运动【教师提问】做圆周运动的物体，由于惯性， 总有沿着切线方向飞出去的倾向。但是物体没有 飞出去，这是因为向心力在拉着它，使它与圆心 的距离保持不变。一旦向心力突然消失，

8、物体就 会如何运动？【教师引导】合力不足以提供向心力时，也会力，只要它的作用效果是使物体产生向心加 速度受力情况引导学生自主总结了解失重现象7切线飞去；合力不足以提供向心力时，物体会逐渐远离圆心。离心运动有很多应用。 例如，洗衣机脱水时利用 离心运动把附着在物体上的水分甩掉；纺织厂也 用这样的方法使棉纱、毛线、纺织品干燥。【教师补充】离心运动的危害1 1、汽车转弯时，速度过大，汽车将做离心运动而造成的事故；2 2、砂轮转速不允许超过最大转速。一课堂练习：1 1、 下列哪些现象是利用离心现象（）A.A. 汽车转弯时要限制速度B.B. 转速很大的砂轮半径做得不能太大C.C. 在修建铁路时，转弯处内

9、轨要低于外轨D.D. 工作的洗衣机脱水桶转速很大答案：D D2 2、 如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s10m/s时, ,车对桥顶的压力为车重的3/43/4，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则 汽车通过桥顶的速度应为（）（）理解离心运动的原因,清楚离心运动在生活中的利弊锻炼学生的理解和解决实际的能力,掌握常见离心运动在生活中的应用8答案：B B 3 3、如图所示为某列火车在转弯处的轨道，已知轨 道的倾角为0, ,转弯半径为r, ,重力加速度为g,A.A.转弯处的速度大小为grtan时, ,车轮与内轨相互挤压B.B.转弯处的速度大于gr tan时, ,车轮与内轨相互挤压

10、C.C.转弯处的速度大小为gr tan时，轨道对mg火车的支持力大小为cosD.D.转弯处的速度大于gr tan时, ,轨道对火mg车的支持力大小为cos答案：C C4 4、关于如图a、b、c、d所示的四种圆周运动模型，说法正确的是（）（）巩固本节知识学生练习C.25m/sC.25m/sD.30m/sD.30m/s9入 T TI I 4 4A.A. 如图 a a 所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力大于车的重力B.B. 如图 b b 所示，在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力C.C. 如图 c c 所示，轻质细杆一端固定一小球，绕 另端0在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所 受合力可能为零D.D. 如图d d所示， 火车以某速度经过外轨咼于内 轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力 答案：CDCD5 5、航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，飞机上 的物体处于失重状态，是指这个物体（）（）A.A. 不受地球的吸引力B.B. 受到地球吸引力和向心力平衡C.C. 不受重力作用D.D. 受到的地球引力提供