2.3圆周运动案例分析教案沪科版必修2

圆周运动的案例分析
课标要求
能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，关注日常生活中的圆周运动问题．
三维目标
一、知识与技能
1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。会在具体问题中分析向心力的来源。
2、引导学生应用牛顿第二定律和有关向心力知识分析实例，使学生深刻理解向心力的基础知识。
3、熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的步骤和方法。
二、过程与方法
1、通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力。
2、通过对匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辨证关系，提高学生的分析能力。
3、运用启发式问题探索教学方法，激发学生的求知欲和探索动机；锻炼学生观察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和能力。
三、情感态度与价值观
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。
2、激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。
3、培养学生的主动探索精神、应用实践能力和思维创新意识。
教材分析
本节通过对游乐场中的过山车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动的规律，学习用圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。
学情分析
学生已经学习过匀速圆周运动的规律、受力分析以及牛顿运动定律的相关知识，本节内容是前面所学知识的综合应用。
教学重难点
理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力；找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力， 能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。
提炼的课题
火车在倾斜弯道上转弯的圆周运动模型的建立；临界问题中临界条件的确定。
教学手段运用
教学资源选择
PPT、练习册
第一课时
教学过程---竖直平面内的圆周运动（汽车过拱桥、轻绳模型）
环节
学生要解决的问题或任务
教师个性化修改
一、汽车过拱桥
(1)过凸桥最高点时，汽车受支持力FN　　　重力G，此时的向心力为　　　　　　　　　。
(2)过凹桥最高点时，汽车受支持力FN　　　重力G，此时的向心力为　　　　　　　　　。
探究任务：
问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．
（ 请学生独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力．）
思考：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大．当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?

合作交流：下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些？

总结：
二、（没有物体支持的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点
过山车(内轨道)模型和绳连着的物体在竖直面内做圆周运动，在最高点的临界情况相同，即在最高点时的临界状态为只受重力，则mg＝ 即v＝.在最高点时：
(1)v＝时，拉力或压力为 ．
(2)v>时，物体受向 的拉力或压力．
(3)v<时，物体 (填能或不能)达到最高点．
即绳类的临界速度为v临＝ .
课堂检测内容
1、质量是1×103kg的汽车驶过一座拱桥，已知桥顶点桥面的圆弧半径是90m，g=10m/s2。 求：
（1 )汽车以15 m/s的速度驶过桥顶时，汽车对桥面的压力；
（2）汽车以多大的速度驶过桥顶时，汽车对桥面的压力为零？
2、图所示,一质量为m=2kg的小球,在半径大小为R=1.6m的轻绳子作用下在竖直平面内做圆周运动。g=10m/s2
（1）小球恰好经过最高点的速度V1=？
（2）若在最低点的速度V2=10m/s,则此时绳的拉力为多大？
课后作业布置
完成课时作业（六）9、11、12题
预习内容布置
竖直平面内的圆周运动—轻杆支撑型
第二课时
教学过程---竖直平面内的圆周运动（轻杆支撑型）
环节
学生要解决的问题或任务
教师个性化修改
一、有物体支持的小球在竖直平面内做圆周运动的情况
（1）临界条件：由于硬杆或管壁的支撑作用，小球能到达最高点的临界速度v1=0，轻杆或轨道对小球的支持力FN=_________
(2)当时，杆对小球的支持力FN=_________，支持力FN随v的增大而减小，其取值范围是____________
(3)当时，杆对小球施加的是拉力，且拉力FN=_________，；或管的外壁对小球竖直向下的压力FN=_________，速度越大，压力越大。
二、竖直平面内圆周运动的临界问题小结
物理情境
示意图
在最高点的临界特征
做完整圆周运动的条件
细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动
F=______
mg=___________
v=__________
在最高点时速度应不小于_________
小球在竖直放置的光滑圆环内侧做圆周运动
F=______
mg=___________
v=__________
在最高点时速度应不小于__________
小球固定在轻杆上，在竖直平面内做圆周运动
F向=______
Fn=___________
v=__________
在最高点时速度应大于等于_______
小球在竖直放置的光滑管中做圆周运动
F向=______
Fn=___________
v=__________
在最高点时速度应大于等于__________
课堂检测内容
1. 长度均为L的轻杆和轻绳一端固定在转轴上, 另一端各系一个质量为m的小球, 它们各自在竖直平面内恰好做圆周运动, 则小球运动到最低点时, 杆、绳所受拉力之比为（ ）
A. 5 : 6 B. 1 : 1 C. 2 : 3 D. 1 : 2
2．如图所示，长为L的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内作圆周运动，关于小球在最高点的速度v0下列说法中正确的是
A．v的最小值为
B．v由零逐渐增大，向心力也逐渐增大
C．当v由值逐渐增大时，杆对小球的弹力也逐渐增大
D．当v由值逐渐增小时，杆对小球的弹力也仍然逐渐增大
3．长度为0．5m的轻质细杆OA，A端有一质量为 3kg 的木球，以O点为圆心，在竖直面内作圆周运动，如图所示，小球通过最高点的速度为 2m/s，取g = 10 m/s2，则此时球对轻杆的力大小是 ，方向向 。
4、如图所示，质量为m的小球固定在长为L的细轻杆的一端，绕细杆的另一端O在竖直平面上做圆周运动，球转到最高点A时，线速度的大小为，此时?（ ）????
A．杆受到mg/2的拉力? B．杆受到mg/2的压力
C．杆受到3mg/2的拉力??? D．杆受到3mg/2的压力
5．如图所示，长度为L=1.0m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M=5kg，小球半径不计，小球在通过最低点的速度大小为v=20m/s,试求：
（1)小球在最低点所受绳的拉力
(2)小球在最低的向心加速度
课后作业布置
完成课时作业（六）轻杆模型习题
预习内容布置
火车转弯问题
第三课时
教学过程---水平面内的圆周运动（火车转弯）
环节
学生要解决的问题或任务
教师个性化修改
（认真阅读教材有关内容，独立完成下列问题）
1、火车转弯：
(1)内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由__________力提供。
(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火车转弯所需的向心力由________________提供。
课堂合作探究
探究任务一：火车转弯
问题情境：如图示 知 h , L,转弯半径R,车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?
思考与交流：
1、如果超速行驶会怎么样？如果减速行驶呢？
2、各种车辆在公路上行驶，向心力怎样提供？
总结：
课堂检测内容
1下列关于火车转弯的说法中正确的是 ( )
A．在转弯处使外轨略高于内轨
B．在转弯处使内轨略高于外轨
C．在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度
D．在转弯处火车受到的支持力竖直向上
3. 关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差，下列说法中正确的是（ ）
A. 可以使火车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的摩擦
B. 火车转弯时，火车的速度越小，车轮对内侧的铁轨测侧向压力越小
C. 火车转弯时，火车的速度越大，车轮对外侧的铁轨测侧向压力越大
D. 外铁轨略高于内铁轨，使得火车转弯时，由重力和支持力的合力提供了部分向心力
4. 如图所示，在高速公路的拐弯处，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0，θ应等于（ ）
A. ?B.
C. D.