高中物理圓周運(yùn)動中的臨界問題分析教案教學(xué)設(shè)計(jì)

1、圓周運(yùn)動中的臨界問題教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析圓周運(yùn)動的臨界問題繼是人教版高中物理必修2 第五章的內(nèi)容；在此之前,同學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動的相關(guān)內(nèi)容,和曲線運(yùn)動的基本學(xué)問,自然界和日常生活中運(yùn)動軌跡為圓周的很多事物也為同學(xué)的認(rèn)知奠定了感性基礎(chǔ),本節(jié)課主要是幫忙同學(xué)在原有的感性基礎(chǔ)上進(jìn)一步熟悉圓周運(yùn)動,為今后學(xué)習(xí)萬有引力等學(xué)問打下基礎(chǔ)；二、學(xué)情分析高一（ 14）班是二層次班級,同學(xué)基礎(chǔ)、領(lǐng)悟才能相對較弱；不過同學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動、 向心加速度、 向心力等圓周運(yùn)動的相關(guān)學(xué)問,已基本明白和掌握了圓周運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律,對圓周運(yùn)動的臨界問題的學(xué)習(xí)已打下了基礎(chǔ)；三、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 通過同學(xué)爭論,小組合作,老師引導(dǎo)

2、,讓同學(xué)進(jìn)一步嫻熟圓周運(yùn)動問題的解題步驟；2. 通過同學(xué)爭論,小組合作,老師講解,達(dá)到知道臨界狀態(tài)的目標(biāo)；3. 通過同學(xué)爭論,小組合作,老師講解,達(dá)到知道圓周運(yùn)動中的臨界問題,并能正確解題的目標(biāo)；四、教學(xué)重難點(diǎn)1. 重點(diǎn)a 圓周運(yùn)動問題的解題步驟b 豎直水平圓周運(yùn)動的臨界狀態(tài)c 運(yùn)用所學(xué)學(xué)問解決圓周運(yùn)動中的臨界問題2. 難點(diǎn)a 豎直水平圓周運(yùn)動的臨界狀態(tài)b 運(yùn)用所學(xué)學(xué)問解決圓周運(yùn)動中的臨界問題五、導(dǎo)入播放視頻電唱機(jī)做勻速圓周運(yùn)動,創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課六、教學(xué)設(shè)計(jì)一 預(yù)習(xí)案1. 公式默寫角速度：t2vTr線速度：vs2rrrvr42r422 n r422 f r422 f mrtT運(yùn)行周期：T22

3、 rv向心加速度：anv22rT2向心力：F nma nmv2m2m vmr42422 n mrrT2復(fù)習(xí)鞏固二 探究案 1. 圓周運(yùn)動問題的解題步驟 例、例. 如下列圖,半徑為 R的圓筒繞豎直中心軸 OO 轉(zhuǎn)動,小物塊 A 靠在圓筒的內(nèi)壁上,它與圓筒的動摩擦因數(shù)為 ,現(xiàn)要 使 A 不下落,就圓筒轉(zhuǎn)動的角速度 至少為（ D ）小組爭論,得出結(jié)果,并歸納總結(jié)出圓周運(yùn)動 解題步驟；解：A 物體不下落,說明靜摩擦力等于重力,A 隨著轉(zhuǎn)動過程中,支持力供應(yīng)向心力即fmgF Nm2R且fF Ng聯(lián)立解得R同學(xué)爭論,小組合作,老師引導(dǎo)得出圓周運(yùn)動解題步驟 1、確定爭論對象 2、畫出運(yùn)動軌跡、找出圓心、求半

4、徑 3、分析爭論對象的受力情形,畫受力圖 4、確定向心力的來源5、由牛頓其次定律Fnmanmv2m2rm 22r 列方程求解rT2. 圓周運(yùn)動中的臨界問題 臨界狀態(tài)當(dāng)物體由一種物理狀態(tài)變?yōu)榱硪环N物理狀態(tài)時,可能存在一個過渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn),這時物體所處的狀態(tài)通常稱為臨界狀態(tài),與之相關(guān)的物理?xiàng)l件就稱為臨界條件；a 繩子放松 b 有靜摩擦的系統(tǒng),相對靜止與相對滑動c 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動,物體 恰能通過最高點(diǎn) 臨界問題的“ 題眼”解答臨界問題的關(guān)鍵是找臨界條件； 很多臨界問題,題干中常用“ 恰好” 、“ 剛好” 、“ 最大” 、“ 至少” 、“ 不相撞” 、“ 不脫離” 等詞語對臨界狀態(tài)給出了明確 的示意,

5、審題時,肯定要抓住這些特定的詞語挖掘內(nèi)含規(guī)律,找出臨界條件；三 訓(xùn)練案1、如下列圖,細(xì)線的一端有一個小球,現(xiàn)給小球一初速度,使小球繞細(xì)線另一端 O 在豎直平面內(nèi)恰能轉(zhuǎn)到最高點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,用 F 表示球到達(dá)最高點(diǎn)時細(xì)線對小球的作用力,就 F（C ）A是拉力 B是推力C等于零 D可能是拉力,可能是推力,也可能等于零2.長度為 L0.5 m 的輕質(zhì)細(xì)桿 OA,A 端有一質(zhì)量為 m3.0kg 的小球,如下列圖,小球以O(shè) 點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,通過最高點(diǎn)時小球的速率是 2.0m/s,g 取 10m/s2,就此時細(xì)桿 OA 受到（B ）A.6.0N 的拉力 B.6.0N的壓力C.24N的拉力

6、 D.24N 的壓力3.如下列圖,小球 m 在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動,以下說法中正確的有（BD ）A小球通過最高點(diǎn)的最小速度為B小球通過最高點(diǎn)的最小速度為零C小球在水平線 ab 以上管道中運(yùn)動時,內(nèi)側(cè)管壁對小球肯定有作用力D小球在水平線 ab 以下管道中運(yùn)動時,外側(cè)管壁對小球肯定有作用力4.如下列圖,光滑的水平圓盤中心 穿過小孔,繩兩端各系一個小球O 處有一個小孔,用細(xì)繩 A 和 B,兩球質(zhì)量相等,圓盤上的 A 球做半徑為 r=20cm 的勻速圓周運(yùn)動,要使 B 球保持靜止?fàn)顟B(tài),求 A 球的角速度 應(yīng)是多大？（ g 取 10m/s2）解： B 靜止,依據(jù)平穩(wěn)條件,線的拉力：Fmgm

7、2rA 球的向心力等于F,依據(jù)牛頓其次定律,有：F聯(lián)立得：g1010 rad/sr0.1四課堂小結(jié)1.輕繩類輕繩拴球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,過最高點(diǎn)時,臨界速度為vgr,此時 F 繩0. 2.輕桿類1小球能過最高點(diǎn)的臨界條件：v0. 2當(dāng) 0v gr時, F 為拉力 . 3.汽車過拱橋2 當(dāng)壓力為零時, 即 G mv 0,vRgR,這個速度是汽車能正常過拱橋的臨界速度 .v0由 得： v a gR對 b 球在最高點(diǎn),由牛頓其次定律得：2 v bmbgF Nbmb R要使 b 球不脫離軌道,就FNb0由 得： v bgR. 八、目標(biāo)回扣九、板書設(shè)計(jì)圓周運(yùn)動中的臨界問題一、 圓周運(yùn)動問題的解題步驟 1、確定爭論對象 2、畫出運(yùn)動軌跡、找出圓心、求半徑 3、分析爭論對象的受力情形,畫受力圖 4、確定向心力的來源5、由牛頓其次定律Fnmanmv2m2rm 22r 列方程求解rT二、 圓周運(yùn)動中的臨界問題 1臨界狀態(tài) 2.臨界問題的“ 題眼”“ 恰好” 、 “ 剛好” 、“ 最大” 、“ 至少” 、“ 不相撞” 、“ 不脫離” 3.輕繩類輕繩拴球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動,過最高點(diǎn)時,臨界速度為vgr,此時 F 繩0. 4.輕桿類小球能過最高點(diǎn)的臨界條件：v 0. 5.汽車過拱橋當(dāng)壓力為零時