生活中的圆周运动优秀教案

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物理必修2第六章第7节 生活中的圆周运动1

【教学目标】

1、知识与能力

①在变速圆周运动中，能用向心力和向心加速度的公式求最高点和最低点的向心力和向心加速度。培养综合应用物理知识解决问题的能力。 ②会在具体问题中分析向心力的X。

③掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题． 2．过程与方法

通过向心力的实例分析，体会向心力的X，并能结合具体情况求出相关的物理量。关注匀速圆周运动在生活生产中的应用。 3、感情态度与价值观

通过解决生活、生产中圆周运动的实际问题，养成认真观察、特长发觉、勤于思考的良好习惯。 【教学重点】

1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式 2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例 【教学难点】

理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特别的力。

【教学方法】

讲授法、分析归纳法、推理法 【教学工具】

投影仪、CAI课件、多媒体辅助教学设备等 【教学过程】 一、引入新课

教师活动：复习匀速圆周运动知识点〔提问〕

① 描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系。 ② 匀速圆周运动的特征？

合力就是向心力，产生向心加速度只改变物体速度的方向，方向始终指向圆心；

v242r2

Fmmrwm2

rT

速度大小不变，方向时刻改变；

v242r2

arw

rT2 加速度大小不变，方向时刻改变；大小：

③匀速圆周运动的物体力学特点合力是向心力，向心力是怎样产生的？分析以下几种

情况的受力情况。

学生活动：思考并答复下列问题。

教师活动：倾听学生的答复，点评、总结。ω

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导入新课：学以致用是学习的最终目的，在生活中有很多的圆周运动。 课件展示：赛车转弯、过山车、航天员

本节课通过几个具体实例的探讨来深刻理解相关知识点并学会应用。〔学习目标〕 二、新课教学

(一)水平面内的匀速圆周运动〔火车转弯问题〕

观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片，请学生注意观察

问题1：请依据你所了解的以及你刚刚从图片中观察到的情况，说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？〔轨道将两车轮的轮缘卡在里面。)

问题2：如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力有那些力提供。

问题3：火车的质量很大，行驶的速度很大，如此长时间后，对轨道和列车有什么影响？如何改良才能够使轨道和轮缘不简单损坏呢？〔当内外轨一样高时，铁轨对火车竖直向上的支持力和火车重力平衡向心力由铁轨外轨的轮缘的水平弹力产生．这种情况下铁轨简单损坏．轮缘也简单损坏〕

探究活动：再次展示火车转弯时候的图片，提示学生观察轨道的情况。

分析：当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以减轻轨和轮缘的挤压。最正确情况是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力．

①受力分析：如下图火车受到的支持力和重力的合力的水平指向圆心，成为使火车拐弯的向心力．

2v0

②动力学方程：依据牛顿第二定律得 mgtanθ＝mr

其中r是转弯处轨道的半径， ③分析结论：解上述方程可知 可见，最正确情况是由

v0

是使内外轨均不受力的最正确速度．

2v0

＝rgtanθ

v0

、r、θ共同决定的．

当火车实际速度为v时，可有三种可能， 当v＝ 当v＞ 当v＜

v0v0v0

时，内外轨均不受侧向挤压的力；

时，外轨受到侧向挤压的力〔这时向心力增大，外轨提供一局部力〕； 时，外轨受到侧向挤压的力〔这时向心力减少，内轨提供一局部力〕．

例1: 铁路转弯处的圆弧半径是1435m，内外轨的间距为1.435m规定火车通过这里的速

度是72km/h，内外轨的高度差应为多少才能使轨道不受轮缘的挤压？ 总结：物体在水平面的匀速圆周运动，从力的角度看其特点是合外力的方向肯定在水平方向上，由于重力方向在竖直方向，因此物体除了重力外，至少再受到一个力，才有可能使物体产生在水平面匀速圆周运动的向心力．

思维拓展极其应用：还有哪些实例和这一模型相同？自行车转弯，高速公路上汽车转弯、特技摩托表演〔视频简单演示〕等等．

〔二〕竖直平面内的圆周运动〔最高点和最低点〕

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