人教版物理高中必修二5.7《生活中的圆周运动》教案

第第页第第3页弯时是如何获得向心力的?进一步受力分析得：需增加的一个向心力（效果力），由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供。师：提出问题：挤压的后果会怎样?生：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏。师：（设疑引申）那么应该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……师：刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分，方案设计得也很好，下面我们择其一的示意图来共同分析、说明。火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的。强调说明：向心力是水平的。师：请同学们运用刚才的分析进一步讨论：实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?二、拱形桥播放录像，交通工具（自行车、汽车等）过拱形桥。投影问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度t/行驶，若桥面的圆弧半径为只，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。师：通过分析，你可以得出什么结论?学生在练习本上独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力。学生代表发言。投影学生推导过程，听取学生见解，点评、总结。生：在最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力：由牛顿第三定律求出桥面受到的压力。F'N=G—mv2/r可见，汽车N对桥的压力F'小于汽车的重力G,并且压力随汽车速度的增大而减小。N师：请同学们进一步考虑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?生：把Ft=O代人上式可得，此时汽车的速度为V.百gR，当汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象。这种现象我们在电影里看到过。师：好，下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些。生：通过对汽车进行受力分析。汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大。师：刚才同学们分析了汽车在拱形桥最高点的情形，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?生：前面的结论能直接运用，不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度，即要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理。师：好。这说明我们很多同学分析和处理物理问题的能力有了较大的提高，希望同学们继续努力，争取有更大进步。点评：通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力。三、航天器中的失重现象师：从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零。如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢?会不会出现这样的情况；速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答。投影学生推导过程，引导学生间交流、讨论。投影；假设宇宙飞船质量为M,它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R,航天员质量为m,宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力。试求座舱对宇航员的支持力。此时飞船的速度多大?通过求解。你可以得出什么结论?生：通过整体法对宇宙飞船受力分析,并运用牛顿第二定律可解得：宇宙飞船的速度为，再对宇航员进行分析可得。此时座椅对宇航员的支持力为零。即航天员处于失重状态。教师投影部分学生的推导过程，听取学生见解，并点评、总结。指出上面的分析仅仅是针对圆轨道而言的。其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境。四、离心运动师：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因。生：我认为做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会沿切线飞出去，如体育中的“链球”运动，运动员手一放后，“链球”马上飞了出去。生：如果物体受的合力不足以提供向心力，它会做逐渐远离圆心的运动。如：在电影中经常看到，速度极快的汽车在急速转弯时。会有向外侧滑寓的现象。师：（听取学生代表的发育，点评、总结）如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出去。如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方向飞出去。但会逐渐远离圆心。这两种运动都叫做离心运动。［讨论与思考］师：请同学们结合生活实际，举出物体做离心运动的例子。在这些例子中，离心运动是有益的