陜西省安康市石泉縣高中物理 第2章 研究圓周運動 2.3 圓周運動案例分析教案 滬科版必修2.doc

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圓周運動的案例分析 課標要求 能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力，關(guān)注日常生活中的圓周運動問題． 三維目標 一、知識與技能 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、引導學生應用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識分析實例，使學生深刻理解向心力的基礎(chǔ)知識。 3、熟練掌握應用向心力知識分析兩類圓周運動模型的步驟和方法。 二、過程與方法 1、通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學生的分析和解決問題的能力。 2、通過對勻速圓周運動的規(guī)律也可以在變速圓周運動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辨證關(guān)系，提高學生的分析能力。 3、運用啟發(fā)式問題探索教學方法，激發(fā)學生的求知欲和探索動機；鍛煉學生觀察、分析、抽象、建模的解決實際問題的方法和能力。 三、情感態(tài)度與價值觀 1、通過對幾個實例的分析，使學生明確具體問題必須具體分析。 2、激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生關(guān)心周圍事物的習慣。 3、培養(yǎng)學生的主動探索精神、應用實踐能力和思維創(chuàng)新意識。 教材分析 本節(jié)通過對游樂場中的過山車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運動的規(guī)律，學習用圓周運動規(guī)律分析和解決物理問題的方法。 學情分析 學生已經(jīng)學習過勻速圓周運動的規(guī)律、受力分析以及牛頓運動定律的相關(guān)知識，本節(jié)內(nèi)容是前面所學知識的綜合應用。 教學重難點 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；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(guān)圓周運動的實際問題。 提煉的課題 火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運動模型的建立；臨界問題中臨界條件的確定。 教學手段運用 教學資源選擇 PPT、練習冊 第一課時 教學過程---豎直平面內(nèi)的圓周運動（汽車過拱橋、輕繩模型） 環(huán)節(jié) 學生要解決的問題或任務 教師個性化修改 一、汽車過拱橋 (1)過凸橋最高點時，汽車受支持力FN　　　重力G，此時的向心力為　　　　　　　　　。 (2)過凹橋最高點時，汽車受支持力FN　　　重力G，此時的向心力為　　　　　　　　　。 探究任務： 問題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力． （ 請學生獨立畫出汽車的受力圖，推導出汽車對橋面的壓力．） 思考：請同學們進一步考慮當汽車對橋的壓力剛好減為零時，汽車的速度有多大．當汽車的速度大于這個速度時，會發(fā)生什么現(xiàn)象? 合作交流：下面再一起共同分析汽車通過凹形橋最低點時，汽車對橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？ 總結(jié)： 二、（沒有物體支持的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動過最高點 過山車(內(nèi)軌道)模型和繩連著的物體在豎直面內(nèi)做圓周運動，在最高點的臨界情況相同，即在最高點時的臨界狀態(tài)為只受重力，則mg＝ 即v＝.在最高點時： (1)v＝時，拉力或壓力為 ． (2)v>時，物體受向 的拉力或壓力． (3)v<時，物體 (填能或不能)達到最高點． 即繩類的臨界速度為v臨＝ . 課堂檢測內(nèi)容 1、質(zhì)量是1103kg的汽車駛過一座拱橋，已知橋頂點橋面的圓弧半徑是90m，g=10m/s2。 求： （1 )汽車以15 m/s的速度駛過橋頂時，汽車對橋面的壓力； （2）汽車以多大的速度駛過橋頂時，汽車對橋面的壓力為零？ 2、圖所示,一質(zhì)量為m=2kg的小球,在半徑大小為R=1.6m的輕繩子作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運動。g=10m/s2 （1）小球恰好經(jīng)過最高點的速度V1=？ （2）若在最低點的速度V2=10m/s,則此時繩的拉力為多大？ 課后作業(yè)布置 完成課時作業(yè)（六）9、11、12題 預習內(nèi)容布置 豎直平面內(nèi)的圓周運動—輕桿支撐型 第二課時 教學過程---豎直平面內(nèi)的圓周運動（輕桿支撐型） 環(huán)節(jié) 學生要解決的問題或任務 教師個性化修改 一、有物體支持的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動的情況 （1）臨界條件：由于硬桿或管壁的支撐作用，小球能到達最高點的臨界速度v1=0，輕桿或軌道對小球的支持力FN=_________ (2)當時，桿對小球的支持力FN=_________，支持力FN隨v的增大而減小，其取值范圍是____________ (3)當時，桿對小球施加的是拉力，且拉力FN=_________，；或管的外壁對小球豎直向下的壓力FN=_________，速度越大，壓力越大。 二、豎直平面內(nèi)圓周運動的臨界問題小結(jié) 物理情境 示意圖 在最高點的臨界特征 做完整圓周運動的條件 細繩拉著小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動 F=______ mg=___________ v=__________ 在最高點時速度應不小于_________ 小球在豎直放置的光滑圓環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運動 F=______ mg=___________ v=__________ 在最高點時速度應不小于__________ 小球固定在輕桿上，在豎直平面內(nèi)做圓周運動 F向=______ Fn=___________ v=__________ 在最高點時速度應大于等于_______ 小球在豎直放置的光滑管中做圓周運動 F向=______ Fn=___________ v=__________ 在最高點時速度應大于等于__________ 課堂檢測內(nèi)容 1. 長度均為L的輕桿和輕繩一端固定在轉(zhuǎn)軸上, 另一端各系一個質(zhì)量為m的小球, 它們各自在豎直平面內(nèi)恰好做圓周運動, 則小球運動到最低點時, 桿、繩所受拉力之比為（ ） A. 5 : 6 B. 1 : 1 C. 2 : 3 D. 1 : 2 2．如圖所示，長為L的輕桿，一端固定一個小球，另一端固定在光滑的水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動，關(guān)于小球在最高點的速度v0下列說法中正確的是 A．v的最小值為 B．v由零逐漸增大，向心力也逐漸增大 C．當v由值逐漸增大時，桿對小球的彈力也逐漸增大 D．當v由值逐漸增小時，桿對小球的彈力也仍然逐漸增大 3．長度為0．5m的輕質(zhì)細桿OA，A端有一質(zhì)量為 3kg 的木球，以O點為圓心，在豎直面內(nèi)作圓周運動，如圖所示，小球通過最高點的速度為 2m/s，取g = 10 m/s2，則此時球?qū)p桿的力大小是 ，方向向 。 4、如圖所示，質(zhì)量為m的小球固定在長為L的細輕桿的一端，繞細桿的另一端O在豎直平面上做圓周運動，球轉(zhuǎn)到最高點A時，線速度的大小為，此時（ ） A．桿受到mg/2的拉力 B．桿受到mg/2的壓力 C．桿受到3mg/2的拉力 D．桿受到3mg/2的壓力 5．如圖所示，長度為L=1.0m的繩，系一小球在豎直面內(nèi)做圓周運動，小球的質(zhì)量為M=5kg，小球半徑不計，小球在通過最低點的速度大小為v=20m/s,試求： （1)小球在最低點所受繩的拉力 (2)小球在最低的向心加速度 課后作業(yè)布置 完成課時作業(yè)（六）輕桿模型習題 預習內(nèi)容布置 火車轉(zhuǎn)彎問題 第三課時 教學過程---水平面內(nèi)的圓周運動（火車轉(zhuǎn)彎） 環(huán)節(jié) 學生要解決的問題或任務 教師個性化修改 （認真閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，獨立完成下列問題） 1、火車轉(zhuǎn)彎： (1)內(nèi)外軌高度相同時，轉(zhuǎn)彎所需的向心力由__________力提供。 (2)外軌高度高于內(nèi)軌，火車按設計速度行駛時，火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力由________________提供。 課堂合作探究 探究任務一：火車轉(zhuǎn)彎 問題情境：如圖示 知 h , L,轉(zhuǎn)彎半徑R,車輪對內(nèi)外軌都無壓力,質(zhì)量為m的火車運行的速率應該多大? 思考與交流： 1、如果超速行駛會怎么樣？如果減速行駛呢？ 2、各種車輛在公路上行駛，向心力怎樣提供？ 總結(jié)： 課堂檢測內(nèi)容 1下列關(guān)于火車轉(zhuǎn)彎的說法中正確的是 ( ) A．在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌 B．在轉(zhuǎn)彎處使內(nèi)軌略高于外軌 C．在轉(zhuǎn)彎處使內(nèi)軌、外軌在同一水平高度 D．在轉(zhuǎn)彎處火車受到的支持力豎直向上 3. 關(guān)于鐵道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外鐵軌間有高度差，下列說法中正確的是（ ） A. 可以使火車順利轉(zhuǎn)彎，減少車輪與鐵軌間的摩擦 B. 火車轉(zhuǎn)彎時，火車的速度越小，車輪對內(nèi)側(cè)的鐵軌測側(cè)向壓力越小 C. 火車轉(zhuǎn)彎時，火車的速度越大，車輪對外側(cè)的鐵軌測側(cè)向壓力越大 D. 外鐵軌略高于內(nèi)鐵軌，使得火車轉(zhuǎn)彎時，由重力和支持力的合力提供了部分向心力 4. 如圖所示，在高速公路的拐彎處，路面筑得外高內(nèi)低，即當車向左拐彎時，司機右側(cè)的路面比左側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為θ。設拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時車輪與路面之間的橫向（即垂直于前進方向）摩擦力等于0，θ應等于（ ） θ A. B. C. D.