第六節(jié)  勻速圓周運動實例分析

    教學(xué)目標(biāo)：

    （一）知識目標(biāo)：

    1、知道向心力是物體沿半徑方向的合外力。

    2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運動。

    3、會在具體問題中分析向心力的來源。

    （二）能力目標(biāo)：

    培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實際問題的思路和方法

    （三）德育目標(biāo)：

    通過對幾個實例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析

     教學(xué)重點：

     1、掌握勻速圓周運動的向心力公式及與圓周運動有關(guān)的幾個公式

    2、能用上述公式解決有關(guān)圓周運動的實例

    教學(xué)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。

    教學(xué)方法：

    講授法、分析歸納法、推理法

    教學(xué)用具：

    投影儀、投影片、錄像機、錄像帶

    教學(xué)步驟：

    一、引入新課

    1、復(fù)習(xí)提問：

    （1）向心力的求解公式有哪幾個？

    （2）如何求解向心加速度？

    2、引入：本節(jié)課我們應(yīng)用上述公式來對幾個實際問題進行分析。

    二、新課教學(xué)

    （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

    1、知道向心力是物體沿半徑方向所受的合外力提供的。

    2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運動。

    3、會在具體問題中分析向心力的來源，并進行有關(guān)計算。

    （二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：

    1：關(guān)于向心力的來源。

    （1）介紹：分析和解決勻速圓周運動的問題，首先是要把向心力的來源搞清楚。

    2：說明：

    a：向心力是按效果命名的力；

    b：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；

    c：不能認為做勻速圓周運動的物體除了受到另外物體的作用外，還要另外受到向心力。

    3．簡介運用向心力公式的解題步驟：

    （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(biāo)，據(jù)向心力共式列方程。

    （4）解方程，對結(jié)果進行必要的討論。

    4、實例1：火車轉(zhuǎn)彎

    （1）介紹：火車在平直軌道上勻速行駛時，所受的合力等于0，那么當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時，我們說它做圓周運動，那么是什么力提供火車的向心力呢？

    （2）放錄像、火車轉(zhuǎn)彎的情景

    （3）用CAI課件分析內(nèi)外軌等高時向心力的來源。

    a：此時火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。

    b：外軌對輪緣的彈力提供向心力。

    c：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。

    （4）介紹實際的彎道處的情況。

    a：用錄像資料展示實際的轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌。

    b：用CAI課件展示此時火車的受力情況，并說明此時火車的支持力F_N的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)。

    c：進一步用CAI課件展示此時火車的受力示意圖，并分析得到：此時支持里與重力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。

    d：強調(diào)說明：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和支持里F_N來提供這樣外軌就不受輪緣的擠壓了。

    5、實例2：汽車過拱橋的問題

    （1）放錄像展示汽車過拱橋的物理情景

（2）用CAI課件模擬：并出示文字說明，汽車在拱橋上以速度v前進，橋面的圓弧半徑為R，求汽車過橋的最高點時對橋面的壓力？

    （3）a：選汽車為研究對象

    b：對汽車進行受力分析：受到重力和橋?qū)�車的支持�?/p>

    c：上述兩個力的合力提供向心力、且向心力方向向下

    d：建立關(guān)系式：

    e:又因支持力與壓力是一對作用力與反作用力，所以      且

    （4）說明：上述過程中汽車做的不是勻速圓周運動，我們?nèi)允褂昧藙蛩賵A周運動的公式，原因是向心力和向心加速度的公式對于變速圓周運動同樣適用。

    三、鞏固訓(xùn)練

    1、學(xué)生解答課后“思考與討論”

    （1）學(xué)生先討論，得到分析結(jié)論

    （2）CAI課件進行模擬，加深印象

2、如圖所示，自行車和人的總質(zhì)量為m，在一水平地面運動，若自行車以速度v轉(zhuǎn)過半徑為R的彎道，求：

（1）自行車的傾角為多大？

    （2）自行車所受地面的摩擦力為我大？

    四、小結(jié)

    1：物體除受到各個作用力外，還受一個向心力嗎？

    2：用向心力公式求解有關(guān)問題時的解題步驟如何？

    3：對于火車轉(zhuǎn)彎時，向心力由什么提供？

    4：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？

    五：作業(yè)

    課本P₉₇練習(xí)六

六：板書設(shè)計