第六章　圓周運動第4節(jié)　生活中的圓周運動《生活中的圓周運動》是人教版物理必修二第六章的第四節(jié)，也是該章最后一節(jié)。《課程標準》要求學(xué)生能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力。本課內(nèi)容是圓周運動有關(guān)知識的生活實例應(yīng)用，是牛頓第二定律的重要應(yīng)用之一，本節(jié)課的學(xué)習(xí)有助于了解物理學(xué)的特點和研究方法，體會物理學(xué)在生活中的應(yīng)用以及對社會發(fā)展的影響，同時也為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。物理觀念：能理解運用勻速圓周運動的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實例。科學(xué)思維：通過勻速圓周運動的規(guī)律可在變速圓周運動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力。科學(xué)探究：通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過觀察、實驗及探究、交流與討論等學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實、實事求是的科學(xué)態(tài)度。1、教學(xué)重點：（1）理解向心力是一種效果力（2）在具體問題中能找到是誰提供向心力的，并結(jié)合牛頓運動定律求解有關(guān)問題2、教學(xué)難點：（1）具體問題中向心力的來源分析（2）關(guān)于對臨界問題的討論和分析（3）對變速圓周運動的理解和處理多媒體課件知識回顧1、物體做圓周運動時，必須有力提供向心力向心力是按效果命名的力2、向心力的特點方向：總是指向圓心, 作用效果只改變速度 的方向，由物體在半徑方向的合力提供。大?。?/span>一、火車彎道的設(shè)計1、展示火車轉(zhuǎn)彎圖片[來源:Z|xx|k.Com]分析火車轉(zhuǎn)彎可看做什么樣的運動2、展示火車車輪圖片車輪設(shè)計成這樣有何好處？3、火車轉(zhuǎn)彎時需要向心力，向心力由什么力來提供呢？4、這兩個力都是豎直方向的，而火車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎，需要水平方向的向心力，結(jié)合車輪的特點分析。①在水平路面上轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎時實際是在做圓周運動，因而具有向心加速度。是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？原來，火車的車輪上有突出的輪緣，如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎的向心力。根據(jù)向心力公式有但火車質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車輪極易受損。②在傾斜上路面轉(zhuǎn)彎如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，火車轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)，它與重力mg的合力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力。這就減輕了輪緣與外軌的擠壓。在修筑鐵路時，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，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由重力mg和支持力FN的合力來提供。火車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎時，重力和支持力的合力可提供一部分向心力。設(shè)火車外輪緣和外軌間的彈力為F，則有消去FN后得：當(dāng)火車在彎道處按規(guī)定速率v0＝行駛時，mg與FN的合力恰好提供轉(zhuǎn)彎時所需的向心力，這時輪緣與軌道之間就不產(chǎn)生擠壓了。【思考討論】1．若火車轉(zhuǎn)彎時的速率v＞v0，火車的哪一側(cè)輪緣與軌道之間產(chǎn)生擠壓？若火車轉(zhuǎn)彎時的速率v＜v0，火車的哪一側(cè)輪緣與軌道之間產(chǎn)生擠壓？從這個例子我們再一次看出，向心力是按效果命名的力，任何一個力或幾個力的合力，只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力。如果認為做勻速圓周運動的物體除了受到另外物體的作用，還要再受一個向心力，那就不對了。2．我國鐵路進行了第六次大提速，時速將達200公里以上，這必將為我國的經(jīng)濟騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計的工程師，你認為火車提速有必要對鐵路拐彎處進行改造嗎？應(yīng)如何改造？讓學(xué)生分析、討論和交流。點評：傳統(tǒng)教學(xué)中強調(diào)的是如何把知識講清楚、講透徹，而新課程強調(diào)的是自主探究，充分展示過程和方法，實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的多樣化，貫徹從生活走向物理，從物理走向社會，突出STS思想，展現(xiàn)物理學(xué)科的人文價值。通過汽車拐彎問題的分析，為學(xué)生自主探究火車拐彎的問題搭設(shè)了臺階，并緊密聯(lián)系到我國最近的第六次火車大提速，由于賦予了實踐的背景，有效地調(diào)動了學(xué)生的積極性，物理知識被活化了，學(xué)生跟物理學(xué)的距離便一下子拉近了許多，同時，也讓學(xué)生因為當(dāng)了一回工程師而獲得了一次很好的情感體驗二、汽車過拱橋展示圖片 拱形橋 凸形橋1、汽車在拱橋上行駛時可看做什么運動？汽車過拱橋是典型的豎直面內(nèi)的圓周運動。其研究方法與水平面內(nèi)的圓周運動方法相同。我們目前只研究最高點與最低點的狀態(tài)。2、如果汽車在拱形橋上，以某一速度v通過拱形橋的最高點的時候，橋面受到的壓力如何？ 引導(dǎo)學(xué)生分析受力情況，并逐步求得橋面所受壓力。分析過程：確定研究對象；分析汽車的受力情況；找圓心；根據(jù)牛頓第二定律列方程，得出結(jié)論。（1）汽車過拱形橋的最高點公路上的拱形橋是常見的，汽車過橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v前進，若橋面的圓弧半徑為R，我們來分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力。選汽車為研究對象。分析汽車所受的力如圖，知道了橋?qū)ζ嚨闹С至?/span>FN，橋所受的壓力也就知道了。汽車在豎直方向受到重力mg和橋的支持力FN，它們的合力就是使汽車做圓周運動的向心力F。鑒于向心加速度的方向是豎直向下的，故合力為：F＝mg－FN以a表示汽車沿拱形橋面運動的向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律有：所以由此解出橋?qū)嚨闹С至?/span>汽車對橋的壓力與橋?qū)ζ嚨闹С至?/span>FN是一對作用力和反作用力，大小相等。所以壓力的大小為：由此可以看出，汽車對橋的壓力小于汽車的重量mg，而且汽車的速度越大，汽車對橋的壓力越小。【思考與討論】①試分析，當(dāng)汽車的速度不斷增大時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？由知，當(dāng)速度v增大到一定值時，FN＝0，此時v0＝。若速度再增大，汽車將脫離橋面。②地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球半徑R（約為6 400 km）。地面上有一輛汽車，重量是G＝mg，地面對它的支持力是FN。汽車沿南北方向行駛，不斷加速。根據(jù)上面的分析，汽車速度越大，地面對它的支持力就越小。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是0？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時可能有什么感覺？（2）汽車過凹形橋的最低點公路在通過水庫泄洪閘下游時常常要修建凹形橋，也叫“過水路面”。汽車通過凹形橋最低點時，如圖，車對橋的壓力比汽車的重量大些還是小些？汽車過凹形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在凹形橋上以速度v前進，若橋面的圓弧半徑為R，我們來分析汽車通過橋的最低點時對橋的壓力。選汽車為研究對象。分析汽車所受的力如圖，知道了橋?qū)ζ嚨闹С至?/span>FN，橋所受的壓力也就知道了。[來源:Z,xx,k.Com]汽車在豎直方向受到重力mg和橋的支持力FN，它們的合力就是使汽車做圓周運動的向心力F。根據(jù)向心力公式有：由此解出橋?qū)嚨闹С至?/span>汽車對橋的壓力與橋?qū)ζ嚨闹С至?/span>FN是一對作用力和反作用力，大小相等。所以壓力的大小為：由此可以看出，汽車對橋的壓力大于汽車的重量mg，而且汽車的速度越大，汽車對橋的壓力越大。三、離心運動(1)離心運動①物體做離心運動的條件做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向，它之所以沒有飛去是因為向心力持續(xù)地把物體拉到圓周上來，使物體同圓心的距離保持不變。—旦向心力突然消失，物體就沿切線方向飛去，離圓心越來越遠。如用細繩拉著在光滑水平面做勻速圓周運動的小球，如果細繩突然斷了，小球就沿切線方向飛去；用旋轉(zhuǎn)的砂輪磨制刀具時?，原來做勻速圓周的砂輪微粒磨落后將沿切線飛去。除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物體做圓周運動所需的向心力，即供需雙方不能滿足需要時，物體將偏離原來運動的圓軌道。當(dāng)F＜mrω2時，物體將沿切線和圓周之間的某條曲線運動，離圓心越來越遠，如圖所示。如在旋轉(zhuǎn)的平臺上滴幾滴墨水，平臺轉(zhuǎn)動較慢時，墨水能隨轉(zhuǎn)臺做勻速圓周運動，當(dāng)平臺達到一定的轉(zhuǎn)速時，墨水滴將做逐漸遠離圓心的運動。物體做離心運動的條件是：合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力。② 離心運動[來源:Z*xx*k.Com]做勻速圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動。（2）離心運動的應(yīng)用和防止①離心運動的應(yīng)用A．離心干燥器把一塊濕布放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時，水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力，使水滴做圓周運動。當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時，附著力F不足以提供所需的向心力時，水滴就做離心運動，穿過網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外面。離心運動有很多應(yīng)用。例如，洗衣機脫水時利用離心運動把附著在物體上的水分甩掉；紡織廠也用這樣的方法使棉紗、毛線、紡織品干燥。在煉鋼廠中，把熔化的鋼水澆入圓柱形模子，模子沿圓柱的中心軸線高速旋轉(zhuǎn)，鋼水由于離心運動趨于周壁，冷卻后就形成無縫鋼管。水泥管道和水泥電線桿也可采用這種離心制管技術(shù)。B．離心沉淀器體溫計盛水銀的玻璃泡上方有一段非常細的縮口，測定體溫后，升到縮口上方的水銀柱因受縮口的阻力不能自動縮回玻璃泡內(nèi)，在醫(yī)院里將許多用過的體溫計裝入水袋內(nèi)放在離心機上，轉(zhuǎn)動離心機，可把水銀柱甩回到玻璃泡內(nèi)。當(dāng)離心機轉(zhuǎn)得比較慢時，縮口的阻力F足以提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運動；當(dāng)離心機轉(zhuǎn)得很快時，阻力F不足以提供所需的向心力，水銀柱做離心運動而進入玻璃泡內(nèi)。在日常生活中我們通常是用手將體溫計中的水銀柱甩入玻璃泡內(nèi)。試管里的懸濁'液沉淀較慢，為了加速沉淀，也可把試管裝入離心機，利用離心運動的原理使其中的不溶微粒加速沉淀。小朋友都愛吃“棉花糖〃，它的制做方法也應(yīng)用了離心運動的原理。②離心運動的防止A．車輛轉(zhuǎn)彎時要限速離心運動有時也會帶來危害。在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力F很大，大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運動而造成交通事故。因此，在公路彎道，車輛不允許超過規(guī)定的速度。B．轉(zhuǎn)動的砂輪和飛輪要限速高速轉(zhuǎn)動的砂輪和飛輪等，都不得超過允許的最大轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速過高，砂輪和飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需的向心力時，離心運動會使它們破裂，甚至釀成事故。   重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的新型師生關(guān)系，強化情感、態(tài)度與價值觀的教育，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。力圖在教學(xué)中營造活躍、寬松的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵學(xué)生合作探究，為學(xué)生與學(xué)生、教師與學(xué)生的交流與合作創(chuàng)設(shè)更多的機會

相關(guān)教案

物理4 生活中的圓周運動教學(xué)設(shè)計：

這是一份物理4 生活中的圓周運動教學(xué)設(shè)計，共28頁。

物理必修 第二冊4 生活中的圓周運動教案設(shè)計：

這是一份物理必修 第二冊4 生活中的圓周運動教案設(shè)計，共28頁。

人教版 (新課標)必修27.生活中的圓周運動教學(xué)設(shè)計及反思：

這是一份人教版 (新課標)必修27.生活中的圓周運動教學(xué)設(shè)計及反思，共2頁。教案主要包含了教學(xué)目標，重點難點，教學(xué)方法，教學(xué)用具，教學(xué)過程，課外作業(yè)等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
  • 1.電子資料成功下載后不支持退換，如發(fā)現(xiàn)資料有內(nèi)容錯誤問題請聯(lián)系客服，如若屬實，我們會補償您的損失
  • 2.壓縮包下載后請先用軟件解壓，再使用對應(yīng)軟件打開；軟件版本較低時請及時更新
  • 3.資料下載成功后可在60天以內(nèi)免費重復(fù)下載
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)必修 第二冊電子課本

4 生活中的圓周運動

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

  • 0

    資料籃

  • 在線客服

    官方
    微信

    添加在線客服

    獲取1對1服務(wù)

  • 官方微信

    官方
    微信

    關(guān)注“教習(xí)網(wǎng)”公眾號

    打開微信就能找資料

  • 免費福利

    免費福利
返回
頂部