6.4.2圆周运动的临界问题 教学设计-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.4（2）生活中的圆周运动
一、教材分析
本课题是圆周运动知识的一个具体应用，学习它有助于了解物理学的特点和研究方法，体会物理学在生活中的应用以及对社会发展的影响，同时也为后续知识的学习（如天体的圆周运动、带粒子在匀强磁场中的圆周运动等）奠定基础和铺平道路。
二、学情分析
通过前面的学习，学生已经对圆周运动有了较为清晰地认识，但是对于向心力的概念理解还不够深入。同时高一的学生思维活跃，求知欲强，他们很希望参与到课堂中来，自主的解决问题。
三、教学目标
（一）物理观念
牛顿运动定律解决生活中较简单的圆周运动问题
（二）科学思维
1、通过对匀速圆周运动的实例分析，提高学生的分析和解决问题的能力。
（三）科学探究
（四）科学态度与责任
1、通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，学会用合理、科学的方法处理问题。
2、通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识，体验独立解决
问题的喜悦。
四、教学重点
1、巩固向心力和向心加速度的知识。
2、在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解
五、教学难点
1.具体问题中向心力的来源。
2. 关于对圆周运动中临界问题的讨论和分析。
六、教学过程
活动1：启发引入 ，激发学生的兴趣。
圆周运动在我们生活中无处不在，从地面到天上，从宏观到微观，许多物体都在做圆周运动，今天我们一起开启探索之旅，探索生活中的圆周运动。
（1）播放视频，以第一视角感受过山车惊险刺激，设置疑问为什么人和过山车不掉下来？
通过视频和实验，引人入胜，激起学生兴趣和好奇心。
活动2：知识回顾，复习匀速圆周运动的受力特点。
1、物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点：物体需要向心力，由合力提供向心力
2、向心力的特点
方向：总是指向圆心
大小：
3、向心力公式的再理解
活动3：课堂互动，探究竖直面内临界问题。
实例1：外轨道模型
问题1：为什么生活中的桥大部分是凸形桥而不是凹形桥？
（1）凸形桥和凹形桥比较：（思考与讨论，学生在黑板书写解题步骤）
① 凸形桥： （失重）
② 凹形桥： （超重）
总结反思：通过做题分析的过程，学生总结解决圆周运动问题的一般思路。
问题2：如果我们以凸形桥为例的话，假如车的速度不断增大的话，
车将会发生什么现象呢
由 可知：v越大，FN越小
① 当v逐渐增大到，，此时FN=0，。若v继续增大，合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽车会飞出去。
② 如果把地球看成一个巨大的拱桥，当时，座舱对航天员的支持力
FN＝0 ，航天员处于完全失重状态，由重力提供向心力。
活动4：课堂互动，探究过山车。
实例2：过山车轮
活动5：课堂互动，探究合力和向心力的关系。
① 离心运动的应用：洗衣机脱水，棉花糖的制作，无缝钢管的制造，纺织品干燥等
引导学生解释洗衣机脱水，棉花糖制作的原理。
② 离心运动的防止：在公路弯道转弯，车辆不允许超过规定的速度，会因离心运动造成交通事故。
当汽车转弯的半径一定时，汽车的速度v越大，所需的向心力也越大，静摩擦力也越大，当静摩擦力为最大静摩擦力时：Ff静max= μmg = mv2/r 即得：（最大安全过弯速度）