生活中的圆周运动 教学设计_生活中的圆周运动教案

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第七节、生活中的圆周运动

主备教师：曾光芬

一、【内容及其解析】

1、内容：生活中的圆周运动。

2、解析：本节课要学的内容生活中的圆周运动指的是水平面内的圆周运动和竖直平面内的圆周运动，其核心是运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。学生已经学过匀速圆周运动及其运动规律，本节课的内容生活中的圆周运动就是在此基础上的发展起来的。由于它还与天体运动有着密切的关系，所以在本学科有重要的地位，并有承上启下的作用，是本章知识的重要内容。教学的重点是圆周运动的性质、规律及向心加速度，解决重点的关键是注意圆周运动要考虑向心力。

二、【目标及其解析】

1、目标定位：

（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，它就是圆周运动的物体所受的向心力，会在具体问题中分析向心力的来源。（2）能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。（3）知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆 周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度。

2、目标解析：

（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。

三、【问题诊断分析】

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是对圆周运动的理解不太容易，产生这一问题的原因是线速度的方向时刻在发生改变，学生可能不太容易与前几节学习的向心力联系起来。要解决这一问题就要引导学生通过对物体进行受力分析 1

求出合力，其中关键是考虑向心力。

四、【教学支持条件分析】 多媒体课件

五、【教学过程设计】

（一）水平面内的圆周运动（以火车过弯道为例）

观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片，请学生注意观察铁轨弯道的特点和火车车轮的特殊结构

问题1：请根据你所了解的以及你刚才从图片中观察到的情况，说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？ 设计意图：

轨道将两车轮的轮缘卡在里面。

问题2：如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力有那些力提供？

设计意图：在此基础上，引导学生进行弊端分析，提出下面的问题

问题3：火车的质量很大，行驶的速度很大，如此长时间后，对轨道和列车有什么影响？如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢？

设计意图：再次展示火车转弯时候的图片，提醒学生观察轨道的情况。师生活动： 学生讨论后总结：

1．如果在转弯处使外轨道略高于内轨道，火车受力不是竖直的，而是斜向轨道的内侧。它与重力的合力指向圆心，成为使火车转弯的向心力。

2．如果根据转弯半径R和火车行驶速度v适当调整内外轨道的高度差，使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供，这样外轨道就不再受轮缘的挤压了。

（二）竖直平面内的圆周运动（最高点和最低点）汽车过桥为例 实例分析 展示图片 拱形桥 凸形桥 平直桥 以凸形桥为例

通过提问，引导学生进入状态。

问题1：如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时，在竖直方向上受力如何？ 如果汽车在拱形桥顶点静止时，桥面受到的压力如何？

问题2：如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，桥面受到的压力如何？

设计意图：引导学生分析受力情况，并逐步求得桥面所受压力。

分析过程：确定研究对象；分析汽车的受力情况；找圆心；确定F合即F向心力的方向；根据牛顿第二定律列方程，得出结论。

问题3：根据上式，结合前面的问题你能得出什么结论？ A．汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg； B．汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。

问题4：试分析如果汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？

当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当达到时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。

问题5：如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？

问题6：前面我们曾经学习过超重和失重现象，那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最高点，凹形桥的最低点分别处于哪种状态？

强调：汽车做的不是匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。

例题1长为l0.50m的轻质细杆OA，A端有一质量为m3.0kg的小球，如图所示。小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速度为2.0m/s，则此时细杆OA受到（）(g取10m/s2)

A.6.0N的拉力

B.6.0N的压力 C.24N的拉力

D.24N的压力

例题 2如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为300，一根长为L的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴一个质量为m的物体（可看做质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动。⑴当v1gL时，求绳对物体的拉力； 63gL时，求绳对物体的拉力。2⑵当v

六、【目标检测】

1、火车以半径r= 900 m转弯，火车质量为810kg，轨道宽为l=1.4m，外轨比内轨高h=14cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？

2、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是（）A.仅内轨对车轮有侧压力 B.仅外轨对车轮有侧压力 C.内、外轨对车轮都有侧压力 D.内、外轨对车轮均无侧压力

3、如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做圆周运动．圆半径为R，小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆轨．则其通过最高点时（）

A．小球对圆环的压力大小等于mg B．小球受到的向心力等于重力 C．小球的线速度大小等于

Rg

D．小球的向心加速度大小等于g4、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、v＝gl

gl时，小球与细杆之间无弹力作用

gl时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大 gl时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大

2C、v大于D、v小于vhh答案：

1、【解析】：m0mgtan，tgsin vgr30m/s

Lrl2、A3、B、C、D4、BCD

七、【本课小结】

水平面内的圆周运动和竖直平面内的圆周运动。