高中物理人教版第五章曲线运动向心力 全国公开课

生活中的圆周运动一、教学目标1、知识与技能1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。会在具体问题中分析向心力的来源。2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。2、过程与方法通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析。3、情感、态度与价值观培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法。二、教学重点分析圆周运动的基本方法：先分析物体所受的力，然后列出方程，解方程。三、教学难点确定向心力是由什么力来提供。四、教学过程◆引入【教师活动】圆周运动是我们常见的一种运动形式，学习圆周运动，对认识一些生活现象，以及解决生产生活中的一些问题有重要的意义。这节课我们就通过几个实例来了解生活中的圆周运动。◆铁路的弯道【教师活动】要了解铁路弯道的设计原理，我们先要知道铁路，以及火车轮的构造。火车轮的构造的一个重要的特点就是有突出的轮缘。大家参照P56图。大家思考一下，如果内外轨一样高，火车在转弯的时候受力情况如何？火车在转弯时的运动可以看成是圆周运动的一部分，那么这时运动所需的向心力是由什么力来提供的？参考课本的内容来回答。【学生活动】阅读课本，思考，回答问题火车转弯时，在竖直方向上所受的重力和支持力相互平衡，相抵消，在水平方向上，由于轮缘与铁轨的相互挤压，外轨对车轮有一个向内的弹力，这个力就是火车转弯的向心力。【教师活动】点评由于火车质量很大，靠这种方法得到向心力往往很容易损坏轮缘。在工程建设上，用什么方法可以解决这个问题呢？大家思考一下，结合课本里的讲解来分析这个问题。【学生活动】阅读课本，思考，回答问题转弯处使外轨略高于内轨，这样，铁轨对火车的支持力就不再竖直，而是斜向弯道的侧，它与重力的合力指向圆心，为火车转弯提供一部分向心力，减少了轮缘与外轨的挤压。【教师活动】点评在修筑铁路时，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，当量的计算我们以后再来分析。下面大家思考一下，公路转弯处的设计有什么特点，为什么要这么设计？【学生活动】思考，讨论，回答问题公路在转弯处内侧低于外侧，这样设计的原理于铁轨在转弯处的设计原理相似，是为了路面对机动车的支持力就不再竖直，而是斜向弯道的侧，它与重力的合力指向圆心，为机动车转弯提供一部分向心力。如果公路水平的话，机动车转弯时向心力由车轮和路面间的静摩擦力来产生，当路面滑或车速大时容易产生危险。◆拱形桥【教师活动】同学们有没有注意到，在我们身边的桥，一般都是拱形的，也就是向上突起的，为什么桥要设计成拱形的而不是凹形的呢？下面就来分析一下。汽车在拱形桥上的运动可以看成是圆周运动的一部分，那么，向心力是由什么力提供的呢？大家来分析一下汽车在通过桥的最高点时的受力情况，看能得到什么启示。【学生活动】阅读课文，思考，讨论，回答问题汽车在竖直方向受到重力G和桥的支持力FN，它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力F。方向恰好竖直向下则F＝G-FN又F=EQ\f(mv2,R)所以G-FN=EQ\f(mv2,R)FN=G-EQ\f(mv2,R)汽车对桥的压力F’N与桥对汽车的支持力FN是一对作用力和反作用力，大小相等。所以压力的大小为FN=G-EQ\f(mv2,R)这时汽车对桥的压力小于汽车的重量。【教师活动】点评，分析汽车通过凹形桥最低点的情况。◆航天器中的失重现象【学生活动】“思考与讨论”【教师活动】点评，分析从理论上分析这样的情况有可能出现，这时驾驶员与座椅之间的压力是零，驾驶员躯体各部分之间的压力也是零，他可能有轻飘飘的感觉。在实际生活中，这种情况是不会出现的，而在航天飞行中会出现。请大家阅读课本P58的内容。回答下面的问题：⑴什么情况下，航天员会处于完全失重的状态？（速度达到EQ\r(,Rg)）⑵请你猜想一下，如果飞行器的速度超过EQ\r(,Rg)，这可能出现什么现象？（飞行器脱离地球的束缚，逃逸出去）【学生活动】阅读课文“航天器中的失重现象”部分，回答问题。◆离心运动【教师活动】刚才我们讲到，当飞行器的速度过快时，地球的引力不足以提供飞行器做圆周运动所需的向心力，这时，飞行器就会偏离轨道，飞出去。相似的，如果物体做圆周运动时，向心力突然消失，比如，细绳系着小球做圆周运动，细绳突然断开，这时，物体也会飞出去，做逐渐远离圆心的运动。这里描述的两种运动，就叫离心运动。大家思考一下，举例说明，在生活中哪些情况下我们利用了离心运动，哪些情况下应该避免离心运动。【学生活动】思考讨论，回答问题利用离心运动：脱水机、离心干燥机、离心制管技术、离心沉淀器避免离心运动：汽车转弯速度不能过快、砂轮，飞轮工作时不能超过最大转速【教师活动】点评五、板书设计