高中物理-7 生活中的圆周运动教学设计学情分析教材分析课后反思

第五章曲线运动 第2页 第7节生活中的圆周运动【教学目标】1．能定性分析火车外轨比内轨高的原因2．能定量分析汽车过拱形桥最高点和最低点的压力问题3．会用牛顿第二定律分析圆周运动问题【教材分析】本节是圆周运动的应用课，内容丰富，教材选用了生活中不同特点的圆周运动实例：铁路转弯用来分析水平面内的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥用来分析竖直方向的非匀速圆周运动问题。教学中应引导学生按照牛顿第二定律应用的基本思路，从分析物体的受力入手，再列方程、解方程。通过大量圆周运动实例的分析，力求使学生对向心力概念有更深的认识。【教学重点】生活中的圆周运动实例向心力来源的分析【教学难点】竖直平面内的圆周运动【自主学习】[课前预习]（学生可前完成预习及自测，找出问题）一、铁路的弯道(1)内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由_____________力提供。(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火车转弯所需的向心力由________________提供。火车实际行驶速度大于设计速度时，其转弯所需的向心力由____________________力提供。(3)若两轨间距为d，外轨比内轨高h，轨道转弯半径为R，则此处轨道的设计转弯速度为_________________。二、汽车过拱桥1．汽车通过拱桥顶端时，向心力由_____________提供。2．汽车通过拱桥顶端时，向心加速度方向____________，所以汽车处于_______(填“超重”或“失重”)状态，车对桥的压力_______（填“大于”、“等于”或“小于”）车的重力。3．若桥面半径为R，要保证车不离开桥面，车行驶的最大速度不能超过多少?4．汽车通过凹桥面最低点时，向心加速度方向____________，所以汽车处于_______(填超重或失重)状态，车对桥的压力_______（填“大于”、“等于”或“小于”）车的重力。[预习自测]1．铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ(图)，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度小于，则()A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压C．这时铁轨对火车的支持力等于mg/cosθD．这时铁轨对火车的支持力大于mg/cosθ2．在下列情况中，汽车对凸形桥顶部的压力最小的是()A．以较小的速度驶过半径较大的桥B．以较小的速度驶过半径较小的桥C．以较大的速度驶过半径较大的桥D．以较大的速度驶过半径较小的桥【课内探究】[新课导入]图片、视频展示生活中常见的圆周运动的几个实例图片：火车转弯、骑车通过拱形桥、游乐场的摩天轮、城市高架桥视频:(1)飞车表演；（2）游乐场的过山车[合作探究1]铁路的弯道（1）结合课本P26图观察铁轨和火车车轮的形状（2）教师播放视频：展示火车钢轮的形状及作用（3）模拟钢轮形状展示引导学生思考并讨论以下问题：1、在平直轨道上匀速行驶的火车，火车受几个力作用？这几个力的关系如何？火车转弯时情况会有何不同呢？2、在内外轨道一样高的情况下，火车转弯的向心力由哪些力提供？这样有什么缺点？3、如何解决上述问题？（学生分组讨论）[归纳总结]1．为了避免火车转弯时钢轮对钢轨的挤压，在弯道处设计成外轨高内轨低，这样可以由钢轨对火车的支持力与其重力的合力提供火车做圆周运动的向心力。2.弯道建成后，火车只有按照设定速度运行才能既不挤压外轨，也不挤压内轨：超过限定速度钢轮会挤压外轨，小于限定速度钢轮会挤压内轨。[知识拓展]l、试分析在水平路面上汽车转弯时向心力的来源。2、试分析在水平路面上摩托车、自行车转弯时向心力的来源。[典例分析1]如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为，半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯时的速率是：（C）A.B.C.D.[合作探究2]质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出汽车到达桥顶时的受力分析图，并导出汽车对桥面的压力大小的表达式。通过分析，你可以得出什么结论？（学生画汽车在最高点的受力图，并板演推导过程，教师点评）[合作探究3]如图所示，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还是小？请画图分析，并导出此时压力大小的表达式？（学生画汽车在最高点的受力图，并板演推导过程，教师点评）引导学生思考：结合前面学过的超重和失重的概念分析说明汽车在这两种桥的顶部（底部）时分别处于何种状态[归纳总结]1．汽车过凸形桥时，向心力由重力和支持力的合力提供；在最高点汽车对桥面的压力小于汽车重力，汽车处于失重状态2．汽车过凹形桥时，向心力仍由重力和支持力的合力提供；在最低点汽车对桥面的压力大于汽车重力，汽车处于超重状态[典例分析2]一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m/s2.求：（1）若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力多大？（2）若桥面为凸形，汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？答案：（1）2.89×104N（2）1.78×104N（3）30m/s（学生板演解题过程，为节约时间，有三名学生分别扮演三个小题，教师点评）【当堂检测】（学生独立完成，时间15分钟，教师公布答案，自我纠错，小组讨论，教师点评）1．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的()A．轨道半径R＝eq\f(v2,g)B．若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行于轨道平面向外C．若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行于轨道平面向内D．当火车质量改变时，安全速率也将改变2．汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙．以下说法正确的是()A．Ff甲大于Ff乙B．Ff甲等于Ff乙C．Ff甲小于Ff乙D．Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关3．质量为m的飞机，以速度v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于()A．mgB．meq\f(v2,R)C．meq\r((\f(v2,R))2－g2) D．meq\r(g2＋(\f(v2,R))2)4.如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法中正确的是()A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力5.如图所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40m，桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力，汽车的落地点离AB中点P多远？10m／s20m《5.7生活中的圆周运动》学情分析：学生在前几节已经学习了圆周运动的描述及圆周运动的规律，但理论性较强。本节通过几个生活中的实例，引导学生体会圆周运动问题的处理方法，及与牛顿运动定律的关系。《5.7生活中的圆周运动》效果分析：学生通过学习与体验掌握了圆周运动问题处理的基本思路，能灵活运用圆周运动规律和牛顿运动定律解决生活中的圆周运动问题。【教材分析】本节是圆周运动的应用课，内容丰富，教材选用了生活中不同特点的圆周运动实例：铁路转弯用来分析水平面内的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥用来分析竖直方向的非匀速圆周运动问题。教学中应引导学生按照牛顿第二定律应用的基本思路，从分析物体的受力入手，再列方程、解方程。通过大量圆周运动实例的分析，力求使学生对向心力概念有更深的认识。《生活中的圆周运动》评测练习1．火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是()A．仅内轨对车轮有侧压力B．仅外轨对车轮有侧压力C．内、外轨对车轮都有侧压力D．内、外轨对车轮均无侧压力2．汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙．以下说法正确的是()A．Ff甲小于Ff乙B．Ff甲等于Ff乙C．Ff甲大于Ff乙D．Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关3．质量为m的飞机，以速度v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于()A．meq\r(g2＋(\f(v2,R))2) B．meq\f(v2,R)C．meq\r((\f(v2,R))2－g2) D．mg4.如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法中正确的是()A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力5.如图所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40m，桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力，汽车的落地点离AB中点P多远？10m／s20m《5.7生活中的圆周运动》课后反思：应该给学生更多的思考时间，及练习时间，使学生对所研究的问题有一个较全面的认识与提高。《5.7生活中的圆周运动》课标分析：一、

知识与技能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，它就是圆周运动的物体所受的向心力．会在具体问题中分析向心力的来源．2．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例．3．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．二、过程与方法1．通过对匀速圆周运动的实例