生活中的圆周运动+教学设计 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学设计

课程基本信息学科物理年级高一学期秋季课题生活中的圆周运动教学目标1.能运用供需平衡分析和处理生活中的圆周运动实例。2.知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用与防止。教学内容教学重点：1.具体问题中能分析向心力来源。

2.理解离心运动的条件。

教学难点：1.从供需平衡对具体圆周运动进行分析。教学过程【回顾旧知】从第二节的案例“游乐场中的空中飞椅”复习解决匀速圆周运动的解题思路：从供需平衡列式。强调生活中圆周运动的多样性：可以是非匀速，可以是圆弧。继续从供需两方面研究其他圆周运动的物体。【新课教学】一、火车转弯师：在转弯时火车实际在做圆周运动，但转弯处又是火车出事故的多发地。播放视频：新闻播报西班牙脱轨事故监考与录音指出造成故的原因是超速过弯道，提问：火车转弯多少速度是合理的？展示火车车轮的构造学生讨论探究：火车转弯的特点并进行受力分析确定向心力。指出此情况下的缺点。.师：（设疑引申）那么应该如何解决这一实际问题？观察一下真实铁路转弯，仔细观察可以发现其实铁轨不是一样高。这样能否减小脱轨风险？[演示实验]“弹珠飞车”模型现象：调整内外轨道水平时，弹珠容易脱轨；外轨高于内轨道时，弹珠不脱轨。请同学思考原因，画出受力图，加以定性说明.课件展示：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：实际的铁路上如果超速过弯或者慢速过弯，会受到什么力？[交流与讨论]学生结合受力图发表自己的见解，让学生代表画受力图，进行定性分析；如果过弯速度过小，，轮缘会受到内轨向外的挤压力，使指向圆心的合外力变小，重新满足供需平衡；如果过弯速度过大，则需要的向心力变大，轮缘会受到外轨向内的挤压力。使指向圆心的合外力变大，重新满足供需平衡。换到水平面上汽车转弯，受力分析，汽车受到重力、支持力、和指向圆心的静摩擦力。向心力由静摩擦力提供。类比火车轨道，把转弯处的道路修成外高内低，再次满足供需平衡观看视频布里斯托赛道上的赛车，总结高速转弯处和自行车道，路面都是倾斜的师：是否能找到第二种方法，不改变轨道的前提下使火车既能提速过弯道又保证安全？[交流与讨论]学生提出各种方案，发表见解。结合摩托赛车过弯道侧向摆动，也可设计转弯时会侧向摆动的摆式列车，可高速驶过弯曲路段。观看“摆式列车”视频二、汽车过桥结合“驼峰桥”、“路面低洼”和“路面不平”三种生活中的路况，理解拱形桥和凹型桥模型，回忆生活中过桥的失重和超重感。要求学生分析原因学生独立推导两种强开的受力图，推出汽车对桥面的压力，学生代表发言，总结：从供需平衡角度分析：凹型桥最低点，小车受到向下的重力的向上的支持力，合外力指向上方提供向心力。可计算出小车受到的支持力大小为mg+mv2/r，由牛顿第三定律得所求压力是其相互作用力，大小相同。压力大于重力，所以是超重。拱形桥最高点小车受力分析相同，但合外力指向下方提供向心力，小车受到的支持力是mg-mv2/r，（通过牛顿第三定律得到压力大小小于重力，所以是失重。师：当速度过大时，只由重力提供向心力，会做平抛运动（观看上方超车视频）[演示实验】展示凹型桥模型的超重实验，强调生活中较多拱形桥，是因为过凹型桥汽车易爆胎。三、航天器中的失重现象师：从刚才研究可以看出，汽车通过拱形桥顶点，车速到达一定大小会平抛。我们再把视角放得更远，如果把地球看成一个巨大的拱桥，速度大到一定程度时，会发生什么？学生独立分析，画出受力分析图尝试解答课本问题投影学生推导过程，引导学生交流讨论引导总结：当压力为0时，仅有重力作为向心力，地面对汽车的支持力也为0，这里描述的场景其实已经实现了，只不过不在汽车上，而是在航天器中。对航天员进行受力分析，受到地球引力mg，方向指向地心。座舱对他的支持力，方向背离地心，两个力的合力指向轨迹圆心作为向心力，此时座舱对航天员的支持力为0，航天员处于完全失重状态。思考问题：航天器里的完全失重时离地球太远了，摆脱了地球引力，这种说法对吗？学生讨论，发表意见，引导解答：失重并不是离地球太远，摆脱了地球引力。相反正由于地球引力存在，才使得航天员可能做环绕地球的圆周运动。四、离心运动师：我们已经从供需平衡角度，研究学习了火车转弯、汽车过桥和航天器中的失重现象。那如果供需关系不平衡会怎样呢？在“弹珠飞车”实验中我们曾观察到，做圆周运动的物体如果突然受力变化，飞出轨道，供需不平衡。由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向。[模型讨论]：绳拴小球在水平面上做匀速圆周运动时，小球所需向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F=mω2r。思考：若突然松手，小球将怎样运动？若绳的拉力F小于它做圆周运动所需的向心力，小球将怎样运动？观看演示实验，回答问题：1.小球会沿着切线方向飞出。2.小球不会沿着切线飞去，也会逐渐远离圆心。学习圆周运动概念：是做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动。带领同学从从供需关系分析小球运动情况：提供的力等于所需向心力，做圆周运动。提供的力消失变为0，沿着切线方向离开。提供的力小于所需向心力，做离心运动。提供的力大于所需向心力，做近心运动。介绍生活中的离心运动应用：雨伞旋转雨滴甩出、抛掷铅球、甩干衣服、离心机。并强调；离心运动有时也会带来危害。高速转动的砂轮不能超过允许的最大转速；水平公路上行驶的汽车转弯速度过大，所需向心力很大，大于最大静摩擦力，汽车将做离心运动而造成事故。观看雪地过弯的离心运动视频。【课堂例题】例题：如图所示是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全速度,若超过此速度,摩托车将发生滑动.对于摩托车滑动的问题,下列论述正确的是(B)A.摩托车一直受到沿半径方向向内的向心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去【课堂总结