高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)向心力 全國(guó)公開(kāi)課

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能1、知道向心力是物體沿半徑方向的合外力。會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源。2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。2、過(guò)程與方法通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實(shí)際問(wèn)題的思路和方法。二、教學(xué)重點(diǎn)分析圓周運(yùn)動(dòng)的基本方法：先分析物體所受的力，然后列出方程，解方程。三、教學(xué)難點(diǎn)確定向心力是由什么力來(lái)提供。四、教學(xué)過(guò)程◆引入【教師活動(dòng)】圓周運(yùn)動(dòng)是我們常見(jiàn)的一種運(yùn)動(dòng)形式，學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)認(rèn)識(shí)一些生活現(xiàn)象，以及解決生產(chǎn)生活中的一些問(wèn)題有重要的意義。這節(jié)課我們就通過(guò)幾個(gè)實(shí)例來(lái)了解生活中的圓周運(yùn)動(dòng)?！翳F路的彎道【教師活動(dòng)】要了解鐵路彎道的設(shè)計(jì)原理，我們先要知道鐵路，以及火車(chē)輪的構(gòu)造?；疖?chē)輪的構(gòu)造的一個(gè)重要的特點(diǎn)就是有突出的輪緣。大家參照P56圖。大家思考一下，如果內(nèi)外軌一樣高，火車(chē)在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候受力情況如何？火車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)可以看成是圓周運(yùn)動(dòng)的一部分，那么這時(shí)運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由什么力來(lái)提供的？參考課本的內(nèi)容來(lái)回答?！緦W(xué)生活動(dòng)】閱讀課本，思考，回答問(wèn)題火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，在豎直方向上所受的重力和支持力相互平衡，相抵消，在水平方向上，由于輪緣與鐵軌的相互擠壓，外軌對(duì)車(chē)輪有一個(gè)向內(nèi)的彈力，這個(gè)力就是火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力?！窘處熁顒?dòng)】點(diǎn)評(píng)由于火車(chē)質(zhì)量很大，靠這種方法得到向心力往往很容易損壞輪緣。在工程建設(shè)上，用什么方法可以解決這個(gè)問(wèn)題呢？大家思考一下，結(jié)合課本里的講解來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。【學(xué)生活動(dòng)】閱讀課本，思考，回答問(wèn)題轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，這樣，鐵軌對(duì)火車(chē)的支持力就不再豎直，而是斜向彎道的側(cè)，它與重力的合力指向圓心，為火車(chē)轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力，減少了輪緣與外軌的擠壓?！窘處熁顒?dòng)】點(diǎn)評(píng)在修筑鐵路時(shí)，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，當(dāng)量的計(jì)算我們以后再來(lái)分析。下面大家思考一下，公路轉(zhuǎn)彎處的設(shè)計(jì)有什么特點(diǎn)，為什么要這么設(shè)計(jì)？【學(xué)生活動(dòng)】思考，討論，回答問(wèn)題公路在轉(zhuǎn)彎處內(nèi)側(cè)低于外側(cè)，這樣設(shè)計(jì)的原理于鐵軌在轉(zhuǎn)彎處的設(shè)計(jì)原理相似，是為了路面對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的支持力就不再豎直，而是斜向彎道的側(cè)，它與重力的合力指向圓心，為機(jī)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力。如果公路水平的話，機(jī)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力由車(chē)輪和路面間的靜摩擦力來(lái)產(chǎn)生，當(dāng)路面滑或車(chē)速大時(shí)容易產(chǎn)生危險(xiǎn)?！艄靶螛颉窘處熁顒?dòng)】同學(xué)們有沒(méi)有注意到，在我們身邊的橋，一般都是拱形的，也就是向上突起的，為什么橋要設(shè)計(jì)成拱形的而不是凹形的呢？下面就來(lái)分析一下。汽車(chē)在拱形橋上的運(yùn)動(dòng)可以看成是圓周運(yùn)動(dòng)的一部分，那么，向心力是由什么力提供的呢？大家來(lái)分析一下汽車(chē)在通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)的受力情況，看能得到什么啟示。【學(xué)生活動(dòng)】閱讀課文，思考，討論，回答問(wèn)題汽車(chē)在豎直方向受到重力G和橋的支持力FN，它們的合力就是使汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F。方向恰好豎直向下則F＝G-FN又F=EQ\f(mv2,R)所以G-FN=EQ\f(mv2,R)FN=G-EQ\f(mv2,R)汽車(chē)對(duì)橋的壓力F’N與橋?qū)ζ?chē)的支持力FN是一對(duì)作用力和反作用力，大小相等。所以壓力的大小為FN=G-EQ\f(mv2,R)這時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力小于汽車(chē)的重量。【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng)，分析汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)的情況?！艉教炱髦械氖е噩F(xiàn)象【學(xué)生活動(dòng)】“思考與討論”【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng)，分析從理論上分析這樣的情況有可能出現(xiàn)，這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是零，駕駛員軀體各部分之間的壓力也是零，他可能有輕飄飄的感覺(jué)。在實(shí)際生活中，這種情況是不會(huì)出現(xiàn)的，而在航天飛行中會(huì)出現(xiàn)。請(qǐng)大家閱讀課本P58的內(nèi)容?；卮鹣旅娴膯?wèn)題：⑴什么情況下，航天員會(huì)處于完全失重的狀態(tài)？（速度達(dá)到EQ\r(,Rg)）⑵請(qǐng)你猜想一下，如果飛行器的速度超過(guò)EQ\r(,Rg)，這可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（飛行器脫離地球的束縛，逃逸出去）【學(xué)生活動(dòng)】閱讀課文“航天器中的失重現(xiàn)象”部分，回答問(wèn)題?！綦x心運(yùn)動(dòng)【教師活動(dòng)】剛才我們講到，當(dāng)飛行器的速度過(guò)快時(shí)，地球的引力不足以提供飛行器做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，這時(shí)，飛行器就會(huì)偏離軌道，飛出去。相似的，如果物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力突然消失，比如，細(xì)繩系著小球做圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩突然斷開(kāi)，這時(shí)，物體也會(huì)飛出去，做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。這里描述的兩種運(yùn)動(dòng)，就叫離心運(yùn)動(dòng)。大家思考一下，舉例說(shuō)明，在生活中哪些情況下我們利用了離心運(yùn)動(dòng)，哪些情況下應(yīng)該避免離心運(yùn)動(dòng)?！緦W(xué)生活動(dòng)】思考討論，回答問(wèn)題利用離心運(yùn)動(dòng)：脫水機(jī)、離心干燥機(jī)、離心制管技術(shù)、離心沉淀器避免離心運(yùn)動(dòng)：汽車(chē)轉(zhuǎn)彎速度不能過(guò)快、砂輪，飛輪工作時(shí)不能超過(guò)最大轉(zhuǎn)速【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng)五、板書(shū)設(shè)計(jì)