2024-2025学年高中物理第二章圆周运动第2节向心力教案2粤教版必修2

PAGE11-第2节向心力教学任务分析课程标准对本部分的要求是：能用牛顿其次定律分析匀速圆周运动的向心力，关注圆周运动的规律与日常生活的联系。二、学生学情分析学生在此之前学习了牛顿运动定律及圆周运动的基本学问，并通过试验演示及分析对匀速圆周运动的规律已经驾驭。但对于向心力及向心加速度的理解任然须要提高相识和理解。对于生活中有关圆周运动的学问还缺乏较深的理解。三、教学目标（一）学问与技能1.能定性分析火车外轨比内轨高的缘由；2.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；3.会在详细问题中分析向心力的来源；4.会用牛顿其次定律解决生活中较简洁的圆周运动问题；5.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。（二）过程与方法1.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，提高分析和解决问题的实力；2.通过对离心现象的实例分析，提高综合应用学问解决问题的实力；（三）情感、看法与价值观运用生活中的事例，激发学生学习爱好和探究动机，树立详细问题详细分析的科学观念。四、教学重点1.驾驭处理圆周运动问题的一般步骤；2.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。五、教学难点火车轮缘与轨道的受力关系、离心运动。六、教学流程（一）学生上台表演，复习回顾老师让学生上台弹唱自己作词作曲的《听我说圆周运动》【设计意图】创建一种轻松的课堂氛围，把物理学问融入歌曲里，激发学生学习爱好，拓宽了学生眼界。（二）回来生活，主动探究【环节一】火车转弯问题1.提出问题，做好铺垫老师：播放火车转弯的视频，同时展示火车车轮与轨道的构造，介绍火车内轮、外轮、内轨、外轨。【设计意图】1.引导学生产生对火车问题的探究欲望，为接下来对火车转弯的探究做铺垫。2.老师顺势提出今日探讨的第一个问题火车的转弯问题——水平面内的圆周运动。2.立足物理学问，深化探究老师用多媒体展示火车内外轨道一样高和外轨略高于内轨时，并提出下列问题：a.圆周运动平面是哪个？圆心、半径在哪里？b.探讨对象受到什么力？由谁供应向心力？带着问题，老师与学生一同分析：（1）内外轨道一样高时由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨。（2）外轨略高于内轨时老师借助课本和黑板擦做演示，将课本当做斜坡、黑板擦为火车。抛出问题：圆心在哪里？部分学生认为圆心在斜坡底端，部分学生认为圆心在水平面上。老师演示圆心在斜坡底端的状况，发觉假如是这种状况，火车转到地下了，因此圆心不行能在斜坡的底端，而是在与重心等高的位置。揭示正确答案，火车圆周运动的平面在水平面。【设计意图】提出问题，引发学生思索与猜想。再进行演示，得出正确答案。这里实际是一个试验探究的过程。老师在黑板板书，并与学生一起确定圆周平面、圆心、半径；再进行受力分析、确定向心力来源：重力G与支持力FN的合力F是使火车转弯的向心力；最终列方程求解。老师用多媒体出示：假如火车的车速比正常状况下，向心力还是原来的大小吗？由谁来供应？假如车速比正常状况大又如何？车速过快将发生什么状况？从两个方面说明：1.需求量与供应量的平衡，即速度增大，向心力需求量增大，只靠重力G与支持力FN的合力F供应向心力已远远不够，所以外轨给轮缘一个挤压力作用；速度减小时相反；2.生活阅历感受：速度增大，火车有往外跑的趋势，対外轨产生挤压，速度减小时则相反。【练习】在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为()A．减轻火车轮子挤压外轨B．减轻火车轮子挤压内轨C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力供应转弯所需向心力D．限制火车向外脱轨老师带领学生简洁回顾汽车转弯的状况，并向学生展示飞车杂技！老师总结：向心力可以由一个力供应，也可以由几个力的合力供应。在探讨水平面内的圆周运动的时候我们应当遵循以下三部曲：1.找圆周运动平面、圆心、半径；2.分析力，找向心力来源；3.列方程。【设计意图】本环节通过对火车转弯问题的探究，使学生驾驭水平面内的圆周运动的一般探讨方法。在解决问题的过程中感受物理学的宏大和源于生活高于生活的美。【环节二】探究凹凸路面问题，并推广到拱形桥、凹形桥问题老师讲解并描述：去年我去了陕西，我记得从延安到西安的路上，有一段路路面凹凸不平，假如进行志向化处理就如下图一样，类似于两个圆弧组成。AAB车开得很快，我们担忧车轮会爆胎。下面同学们思索一个问题，假如这辆车以不变的速度行驶，A、B两点哪里更简洁爆胎？为什么？学生沟通和探讨：在B点更简洁爆胎。老师与学生一起分析：假如在A点对汽车进行受力分析如下左图所示，再依据圆周运动公式可得：学生思索与练习：在B点对汽车进行受力分析，如上右图所示再依据圆周运动公式可得：老师：果真跟你们所想的一样，车轮在B点爆胎。假如把这样的凹凸路面志向化，就可以把刚才探讨凹凸路面的方法推广到探讨整个竖直平面内的圆周运动，例如探讨拱形桥、凹形桥问题等等。提问：在探讨凹凸路面的时候汽车是否做匀速圆周运动？向心力公式是否仍旧适用呢？学生：不是匀速圆周运动，但是向心力公式仍旧适用，因为探讨的只是一个瞬间。老师：是的，向心力公式仍旧适用，当时在推导向心力公式的时候就已经知道它具有瞬时性。老师：这节课到现在为止，我们已经探究了探讨水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动，并分别得到了探讨的方法，接下来同学们能不能总结一下探讨圆周运动的一般方法。总结：处理圆周运动问题的一般步骤：（1）明确探讨对象，找出圆周运动平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图;

（3）求出在半径方向的合力，即向心力；（4）用牛顿其次定律结合匀速圆周运动的特点列方程求解。【设计意图】本环节通过对凹凸路面问题的探究，使学生驾驭竖直平面内的圆周运动的一般探讨方法，并通过感受建立模型的过程，使学生明白模型的重要意义。此外，通过对圆周运动一般探讨方法的总结，使学生的总结方法的实力得到进一步提升。【环节三】探究离心运动1.离心运动老师多媒体展示图片并板书：老师：以我们最熟识的物块随圆盘转动为例。提问：物块做圆周运动时受什么力作用？什么力供应向心力/学生：物块受重力、支持力和静摩擦力作用。静摩擦力供应向心力。老师：随着角速度的增加，依据可知，静摩擦力增大。但是静摩擦力不会无限增大。当它达到最大静摩擦力时，物块就会发生滑动。板书并说明供应量与需求量关系如何确定物块做离心运动。总结：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消逝，或者不足以供应圆周运动所需的向心力的状况下，就做渐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。老师举生活实例进行类比：饭堂打饭，需求量大，供应不足，转身离开。【设计意图】培育学生定性与定量分析的实力，并通过好玩的生活实例进行类比，提高学生学习的主动性，使学生更简洁理解离心现象及其产生条件。拓展：借助公共汽车转弯时人的感受说明离心力，并强调中学时不谈离心力，从而引出物体做离心运动的根本缘由是“惯性”。【设计意图】通过对离心现象的探讨，使学生对离心运动的相识更清楚，进一步开阔学生的思维和视野。2.离心运动的应用与防止老师用多媒体向学生展示日常生活中的各种离心现象，例如脱水机工作过程（水滴附着力不足以供应向心力）、制作棉花糖等等。老师播放珠海赛车节汽车做离心运动的视频，并让学生说明现象。借用《流浪地球》很火的一句话造句，展示PPT：【环节四】：向心运动做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然增大，大于供应圆周运动所需的向心力的状况下，就做渐渐靠近圆心的运动。提问和画图：高空轨道卫星环绕地球运转，如何使卫星回到地面。学生：引力肯定时，减小需求量，即减小速度，卫星就能回到地面。老师：是的。事实上不是供应在改变，而是需求量改变。总结：假如供应量与需求量相等，一切都刚刚好。假如供应量大于需求量，物体做向心运动。假如供应量小于需求量，物体做离心运动。比如我去一家公司应