2019-2020年高中物理 5.5勻速圓周運(yùn)動的實(shí)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(yùn)動的實(shí)例分析教案（1） 新人教版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) 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(yùn)動。會求變速圓周運(yùn)動中，物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度。 3、培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實(shí)際問題的思路和方法。 二、重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：找出向心力的來源，理解并掌握在勻速圓周運(yùn)動中合外力提供向心力， 能用向心力公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動的實(shí)際問題。 難點(diǎn)：理解做勻速圓周運(yùn)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(xué)方法 講授、分析、推理、歸納 四、教學(xué)用具 說明火車轉(zhuǎn)彎的實(shí)物模型 五、教學(xué)過程 新課引入： 分析和解決勻速圓周運(yùn)動的問題，關(guān)鍵是把向心力的來源弄清楚。本節(jié)課我們應(yīng)用向心力公式來分析幾個實(shí)際問題。 （一）、關(guān)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(rèn)為做勻速圓周運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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?yàn)檎较虻淖鴺?biāo)，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(jié)果進(jìn)行必要的討論。 （三、）實(shí)例1：火車轉(zhuǎn)彎 火車在平直軌道上勻速行駛時，所受的合力等于零。當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時，它在水平方向做圓周運(yùn)動。是什么力提供火車做圓周運(yùn)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(yùn)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(shí)際彎道處的情況（運(yùn)用模型說明） （1） 展示實(shí)際轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌 （2）對火車進(jìn)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(cè)，同時還有重力G (3) 支持力與重力的合力水平指向內(nèi)側(cè)圓心，成為使火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。 （4）轉(zhuǎn)彎處要選擇內(nèi)外軌適當(dāng)?shù)母叨炔?，使轉(zhuǎn)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(shí)例2：汽車過拱橋 （可通過學(xué)生看書，討論，總結(jié)） 問題：質(zhì)量為m的汽車在拱橋上以速度v前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為 r，求汽車通過橋的最高點(diǎn)時對橋面的壓力。 解析：選汽車為研究對象，對汽車進(jìn)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(guān)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(dāng)v = 時，F(xiàn) = 0（2） 當(dāng)0 v 時 , 0 F mg（3） 當(dāng) v 時, 汽車將脫離橋面，發(fā)生危險(xiǎn)。小結(jié)：上述過程中汽車雖然不是做勻速圓周運(yùn)動，但我們?nèi)匀皇褂昧藙蛩賵A周運(yùn)動的公式。原因是向心力和向心加速度的關(guān)系是一種瞬時對應(yīng)關(guān)系，即使是變速圓周運(yùn)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(yùn)動在豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動能經(jīng)過最高點(diǎn)的臨界條件：1、用繩系小球或小球沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動，恰能經(jīng)過最高點(diǎn)時，滿足彈力F=0,重力提供向心力 mg=m 得臨界速度v0=當(dāng)小球速度vv0時才能經(jīng)過最高點(diǎn)2、用桿固定小球使球繞桿另一端做圓周運(yùn)動經(jīng)最高點(diǎn)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(dāng)小球速度v0時，就可經(jīng)過最高點(diǎn)。3、小球在圓軌道外側(cè)經(jīng)最高點(diǎn)時，mgF=m 當(dāng)F=0時得臨界速度 v0=當(dāng)小球速度 vv0 時才能沿圓軌道外側(cè)經(jīng)過最高點(diǎn)。（六）、課堂討論 1、 教材【思考與討論】” 2、課本P97練習(xí)六（1）、（2） （七）、課堂小結(jié) 1、用向心力公式求解有關(guān)問題時的解題步驟如何？ 2、火車轉(zhuǎn)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(guān)系如何？ 六、課外作業(yè) 課本P98（3）、（4）、（5）