第3章 生活中的圆周运动 教案

生活中的圆周运动

课题 生活中的圆周运动 课型 新授课
学习目标 知识与技能：1．能定性分析火车转弯外轨比内轨高的原因 2．能定量分析汽车过拱形桥最高点与凹形桥最低点的压力问题 3．知道航天器中的失重的本质4.知道离心运动及产生的条件，了解离心运动的应用和防止 过程与方法过程与方法：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，提高学生分析和解决问题的能力． 2．通过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辩证关系，提高学生的分析能力． 3．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力．情感态度和价值观：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，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题． ????
学习重点 1．理解向心力是一种效果力． 2．在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题．
学习难点 1．具体问题中向心力的来源． 2．关于对临界问题的讨论和分析． 3．对变速圆周运动的理解和处理．
学习准备 教具准备：PPT课件 图片资料 学具准备：课前的相关数据
课时安排 3课时
教学环节 导案 学案 达标检测
一、复习旧知，铺垫新知。 任务一 预习导学 （认真阅读教材p23-p25，独立完成下列问题） 一、 车辆转弯问题的研究 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。 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？ 二、拱形桥 问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度t／行驶，若桥面的圆弧半径为只，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．） 引导：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？ 三、航天器中的失重现象 从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零．如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢?会不会出现这样的情况；速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉? （学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答．） 引导：假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的速度多大?通过求解．你可以得出什么结论? 四、离心运动 引导：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因． 合作交流：请同学们结合生活实际，举出物体做离心运动的例子．在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗? 任务二 例题分析 例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求： (1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大? (2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大? (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力 1．火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持力提供向心力。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 2．汽车以—定速率通过拱桥时，下列说法中正确的是 ( ) A．在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力 B．在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力 C．在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力 D．汽车以恒定的速率过桥时，汽车所受的合力为零 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1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. 5．在下列情况中，汽车对凸形桥顶部的压力最小的是( ) A．以较小的速度驶过半径较大的桥； B．以较小的速度驶过半径较小的桥； C．以较大的速度驶过半径较大的桥： D．以较大的速度驶过半径较小的桥． 6．一辆汽车匀速通过一座圆形拱桥后，接着又匀速通过圆弧形凹地．设圆弧半径相等，汽车通过桥顶A时，对桥面的压力NA为车重的一半，汽车在弧形地最低点B时，对地面的压力为NB，则NA：NB为 ． 7．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
二、实践活动，明确概念。
三、进一步探究
四、巩固练习。 完成课程达标练习题 教学过程中老师的疑问：
五、课堂总结，布置作业。 1.通过今天的学习，你有什么收获？ 2.布置作业。 1.交流自己本节课的收获。 2.独立完成作业。
六、教学板书
七、教学反思 本教学设计以新课程的三维目标为依据，重视学生的学习过程，体现“以学生为主体，以教师为主导”的新型师生关系，强化情感、态度与价值观的教育，发展学生的科学素养。 设计特色有三： 其一，让学生以“工程师”的身份参与到“道路建设”的设计中，既让学生知道所学的物理知识可以应用到生活中像设计道路转弯处、设计桥梁等大事，又可以让学生深刻地感受 到物理现象无处不在、物理规律是支配现实生活中各种奇妙现象的原因，激发他们对物理的热情。 其二，合理构建知识体系，从较简单的汽车转弯问题（水平面内圆周运动）谈起，先讨论了汽车在水平路面的转弯，再进一步讨论汽车在斜面路面的转弯，最后再探讨汽车过桥问 题（竖直面内圆周运动），较全面、具体地涉及了日常生活的道路建设中跟圆周运动有关的方面，真正做到了理论联系实际。 其三，利用物理实验为物理教学服务，既突出物理是一门以观察和实验为基础的自然学科的特点，又有效地突破教学难点。汽车过凸桥时的失重现象和过凹桥时的超重现象在现实 中并不明显，学生较难体会到，即使学生体会到了也不太会跟物理知识联系起来。为了突破这一教学难点，设计中先提示学生跟自己骑自行车过凹凸不平的路面时的感受结合起来 联想，再利用模拟实验，让学生观察小球通过轨道最高点和最低点时时出现的情况分析可能存在的问题。用物理实验突破物理现象的抽象难懂，既创设形象生动的物理情景、丰富 物理教学的内容，又激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。










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