2019-2020年高中物理 5.5勻速圓周運動的實例分析教案（1） 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 5.5勻速圓周運動的實例分析教案（1） 新人教版必修2 一、教學目標 1、知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力。會在具體問題中分析向心力的來源。 2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運動。會求變速圓周運動中，物體在特殊點的向心力和向心加速度。 3、培養(yǎng)學生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實際問題的思路和方法。 二、重點難點 重點：找出向心力的來源，理解并掌握在勻速圓周運動中合外力提供向心力， 能用向心力公式解決有關圓周運動的實際問題。 難點：理解做勻速圓周運動的物體受到的向心力是由某幾個力的合力提供的，而不是一種特殊的力；向心力來源的尋找；臨界問題中臨界條件的確定。 三、教學方法 講授、分析、推理、歸納 四、教學用具 說明火車轉彎的實物模型 五、教學過程 新課引入： 分析和解決勻速圓周運動的問題，關鍵是把向心力的來源弄清楚。本節(jié)課我們應用向心力公式來分析幾個實際問題。 （一）、關于向心力的來源 1、向心力是按效果命名的力； 2、任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力；3、不能認為做勻速圓周運動的物體除了受到物體的作用力以外，還要另外受到向心力作用。（二）、運用向心力公式解題的步驟 1、明確研究對象，確定它在哪個平面內(nèi)做圓周運動，找到圓心和半徑。 2、確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力。 3、建立以向心方向為正方向的坐標，找出向心方向的合外力，根據(jù)向心力公式列方程。 4、解方程，對結果進行必要的討論。 （三、）實例1：火車轉彎 火車在平直軌道上勻速行駛時，所受的合力等于零。當火車轉彎時，它在水平方向做圓周運動。是什么力提供火車做圓周運動所需的向心力呢？ 1、分析內(nèi)外軌等高時向心力的來源（運用模型說明） （1）此時火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。 （2）外軌對輪緣的彈力提供向心力。 （3）由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損害鐵軌。 2、實際彎道處的情況（運用模型說明） （1） 展示實際轉彎處外軌略高于內(nèi)軌 （2）對火車進行受力分析：火車受鐵軌支持力FN的方向不再是豎直向上，而是斜向彎道的內(nèi)側，同時還有重力G (3) 支持力與重力的合力水平指向內(nèi)側圓心，成為使火車轉彎所需的向心力。 （4）轉彎處要選擇內(nèi)外軌適當?shù)母叨炔睿罐D彎時所需的向心力完全由重力G和支持力FN來提供，這樣外軌就不受輪緣的擠壓了。 （四）、實例2：汽車過拱橋 （可通過學生看書，討論，總結） 問題：質(zhì)量為m的汽車在拱橋上以速度v前進，橋面的圓弧半徑為 r，求汽車通過橋的最高點時對橋面的壓力。 解析：選汽車為研究對象，對汽車進行受力分析：汽車在豎直方向受到重力G和橋?qū)嚨闹С至1作用，這兩個力的合力提供向心力、且向心力方向向下 建立關系式： 又因支持力與汽車對橋的壓力是一對作用力與反作用力，所以 （1） 當v = 時，F(xiàn) = 0（2） 當0 v 時 , 0 F mg（3） 當 v 時, 汽車將脫離橋面，發(fā)生危險。小結：上述過程中汽車雖然不是做勻速圓周運動，但我們?nèi)匀皇褂昧藙蛩賵A周運動的公式。原因是向心力和向心加速度的關系是一種瞬時對應關系，即使是變速圓周運動，在某一瞬時，牛頓第二定律同樣成立，因此，向心力公式照樣適用。 （五）豎直平面內(nèi)的圓周運動在豎直平面內(nèi)圓周運動能經(jīng)過最高點的臨界條件：1、用繩系小球或小球沿軌道內(nèi)側運動，恰能經(jīng)過最高點時，滿足彈力F=0,重力提供向心力 mg=m 得臨界速度v0=當小球速度vv0時才能經(jīng)過最高點2、用桿固定小球使球繞桿另一端做圓周運動經(jīng)最高點時，由于所受重力可以由桿給它的向上的支持力平衡，由mgF=m=0得臨界速度v0=0當小球速度v0時，就可經(jīng)過最高點。3、小球在圓軌道外側經(jīng)最高點時，mgF=m 當F=0時得臨界速度 v0=當小球速度 vv0 時才能沿圓軌道外側經(jīng)過最高點。（六）、課堂討論 1、 教材【思考與討論】” 2、課本P97練習六（1）、（2） （七）、課堂小結 1、用向心力公式求解有關問題時的解題步驟如何？ 2、火車轉彎時，向心力由什么力提供？ 3、汽車通過凹形或凸形拱橋時對橋的壓力與重力的關系如何？ 六、課外作業(yè) 課本P98（3）、（4）、（5）