江南中学物理学科教学设计
课题
2.3圆周运动的案例分析
授课人
课时安排
课时1
课型
新授
授课时间
第5周
课标依据
掌握匀速圆周运动的规律
教材分析
《研究圆周运动》为高中物理必修2第2章。它是学生在充分掌握了曲线运动的规律和曲线运动问题的处理方法后，接触到的又一个美丽的曲线运动，本节内容作为该章节的基础部分，主要要向学生介绍描述圆周运动在实际生活中的应用，为后继的学习打下一个良好的基础。
学情分析
学生刚刚学过了匀速圆周运动中的向心力，能够运用基本公式求解向心力，但他们受力分析能力较差，不能较好的找到物体所受到的基本力，不会对物体受力分析求合力，对向心力是效果力理解不到位。
学生学以致用的本领不强，对实际圆周运动的分析还存在一定问题，这源于学生对力的分解与合成还存在一定的问题。
三维目标
知识与能力：会在具体问题中分析向心力的来源
过程与方法：通过实例分析，理解过山车的原理和物体转弯时向心力的来源。
情感态度与价值观：通过解决生活生产中圆周运动的实际问题，养成善于发现、勤于思考的良好习惯。
教学重难点
教学重点：竖直平面内的圆周运动问题，运动物体转弯问题。
教学难点：竖直平面内的圆周运动问题。
教法
与
学法
教法：讲授法 学法：练习法
信息技术应用分析
知识点
学习目标
媒体内容与形式
使用方式
媒体来源
课程导入
情感、态度与价值观
视频
教师播放
下载
练习一
知识与技能
过程与方法
电子白板
（时钟计时器）
教师演示
教师制作
例题一
知识与技能
过程与方法
电子白板
（特效交互功能）
教师演示
教师制作
练习二
知识与技能
情感、态度与价值观
电子白板（移动、智能笔、特效交互功能）
教师演示
学生操作
教师制作
教
学
活
动
设
计
师生活动
设计意图
批注
老师复习提问：匀速圆周运动所受的合力有何特征？
学生思考回答：
效果：产生向心加速度；
方向：总指向圆心，是个变力；
大小：
F=ma=mυ2/r=mω2r =mωυ
4）作用：改变线速度的方向。
老师出示过山车图片，提问：过山车在最高点满足什么条件才不会掉下来？
学生阅读课本，思考回答：
老师出示图片：引导学生研究水平圆周运动：汽车转弯和火车转弯时的受力情况
学生讨论思考回答：
水平路面汽车：
倾斜路面汽车：
水平路面火车:
由铁轨外轨和外轮缘之间互相挤压而产生的弹力提供向心力。
倾斜路面火车：
复习上节课的知识，为本节课做准备
培养学生分析问题解决问题的能力。
培养学生作图能力，分析解决问题的能力。
当堂检测
有效练习
如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。
(1)小球做的是什么运动？
(2)小球在运动过程中，受到哪些力？小球的运动过程有什么特点？
⑶若小球通过最高点时，小球恰好不受绳的作用力，则小球在最高点的速度是多少？
(4)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？
作业布置
练习册，课时作业
板书设计
圆周运动的案例分析
汽车转弯
火车转弯
3、飞机转弯
教学反思
通过本节课的学习，学生掌握了过上车能通过最高点的条件是速度大于等于临界速度，也知道了水平圆周运动的两种情况下，其向心力的来源。在圆周运动中重点分析向心力的来源，什么力提供向心力，然后再分析计算。 应用向心力公式解题的一般步骤：
（1）明确研究对象：解题时要明确所研究的是哪一个做圆周运动的物体。
（2）确定物体做圆周运动的轨道平面，并找出圆心和半径。
（3）确定研究对象在某个位置所处的状态，分析物体的受力情况，判断哪些力提供向心力.这是解题的关键。向心力是从效果命名的力，它的来源可能是某个力，也可能是几个不同性质力的合力，还可能是某个力的分 力，在受力分析时不找（画）向心力，只找按性质命名的力。
（4）根据向心力公式列方程求解。
备注
1.主备教案的内容全部用小四宋体字，二次备课的内容中要删除的内容将字的颜色改为红色（不要真删除），自己添加的所有内容用宋体蓝色字。
2．命名格式要求：序号、章、节、名称(课时)。如：【1】28.1锐角三角函数(1)。
课后训练
1．如图所示，用细线将一小球悬挂在匀速前进的车厢里，当车厢突然制动时（ ）
A．线的张力不变
B．线的张力突然减小
C．线的张力突然增大
D．线的张力如何变化无法判断
2．火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损
B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损
C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损
D．以上三种说法都是错误的
3．如图所示，汽车在倾斜的路面上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速度是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图，在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上，有两个质量相等的小球A和B，它们分别紧贴漏斗的内壁，在不同的水平面上做匀速圆周运动。则以下叙述中正确的是（ ）
A．A的线速度大于B的线速度
B．A的角速度大于B的角速度
C．A对漏斗内壁的压力大于B对漏斗内壁的压力
D．A的周期大于B的周期
5．如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动。让小球在竖直平面内绕轴O做半径为L的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下列说法中正确的是（ ）
A．v不能小于
B．时，小球与细杆之间无弹力作用
C．v大于时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大
D．v小于时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大
6．如图为冬奥会花样滑冰双人自由滑的比赛情形。假设冰面对运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，则运动员在水平冰面上以速率v沿圆周滑行时的半径应为（ ）
A． B．
C． D．
7．如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5 m，离水平地面的高度H=0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4 m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10 m/s2。求：
（1）物块做平抛运动的初速度大小v0；
（2）物块与转台间的动摩擦因数μ。
8．飞机做特技时常做俯冲拉起运动，如图所示，此运动在最低点附近可看做是半径为500 m的圆周运动。若飞行员的质量为65 kg，飞机经过最低点时的速度为360 km/h。g取10 m/s2。求：
（1）飞机经过最低点时飞行员所需要的向心力为多大？
（2）飞机经过最低点时飞行员对座椅的压力为多大？
参考答案
1答案：C 解析：当车匀速前进时，小球也处于匀速直线运动状态，小球受到重力和绳的拉力作用，拉力和重力平衡；当车厢突然制动时，小球由于惯性，要保持匀速直线运动状态，继续向前运动，但由于绳子的约束小球改做圆周运动，需要一个指向圆心的向心力，所以绳子的拉力突然增大，C正确。
2答案：A 解析：若内、外轨道一样高，则轨道对火车的支持力竖直向上，火车拐弯时的向心力只能由轨道对它的侧向弹力提供，外轨对火车的外轮轮缘产生水平侧向弹力，这一弹力就是火车拐弯的向心力，由于火车质量很大，这一弹力很大，由牛顿第三定律知，火车的轮缘对外轨也有一个向外的侧向压力，故外轨与外轮易磨损，只有A正确。
3答案：C 解析：根据题目要求，汽车所受的支持力和重力的合力提供汽车转弯需要的向心力，受力图如图所示，由几何关系知向心力F＝mgtan θ，mgtan θ＝，，C正确。
的受力情况一样。，所以两者所受内壁的支持力是相等的，即两者对内壁的压力相等。F向＝mgcot θ，a向＝，由于两者的轨道半径不等，所以两者的线速度、角速度、周期不等。
4答案：AD 解析：重力、支持力的合力提供向心力，方向水平。由图可知，两个小球
5答案：BCD 解析：在最高点，当球速为时，杆对球无作用力。当球速小于时，杆对球有向上的支持力。当球速大于时，杆对球有向下的拉力。故B、C、D正确。
6答案：B 解析：当最大静摩擦力恰好提供向心力时有：kmg＝，得最小半径Rmin ＝，为了以速率v安全滑行，其半径，B正确。
7答案：1 m/s
答案：0.2
解析：（1）物块做平抛运动，在竖直方向上有
①
在水平方向上有
s＝v0t②
由①②式解得③
v0＝1 m/s
（2）物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有
④
fm＝μN＝μmg⑤
由③④⑤式解得
8答案：1 300 N
答案：1 950 N
解析：（1）以飞行员为研究对象，设所需向心力为F
则，其中m＝65 kg，v＝360 km/h＝100 m/s，R＝500 m
求得：F＝1 300 N。
（2）设飞行员受到的座椅的支持力为FN
则F＝FN－mg
求得：FN＝1 950 N
由牛顿第三定律知飞行员对座椅的压力为
FN′＝FN＝1 950 N，方向向下。
