1. 能根據(jù)所學(xué)知識(shí)分析生活中的各種圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，在此過(guò)程中體會(huì)模型建構(gòu)的方法。
2. 知道航天器中的失重現(xiàn)象。
3. 觀察生活中的離心現(xiàn)象，知道離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，了解其在生活中的應(yīng)用，并知道離心運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的危害。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
解釋生活中的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、離心現(xiàn)象
教學(xué)難點(diǎn)
解釋生活中的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、離心現(xiàn)象
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教師活動(dòng)：播放視頻《生活中的向心力》。
講授新課
一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎
教師活動(dòng)：講解火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要向心力的來(lái)源。
火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng)，因而具有向心加速度。是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？與汽車(chē)輪胎不同的是，火車(chē)的車(chē)輪上有突出的輪緣。
如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)車(chē)輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力是火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需向心力的主要來(lái)源。但是，火車(chē)質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，將會(huì)使輪緣與外軌間的相互作用力過(guò)大，不僅鐵軌和車(chē)輪極易受損，還可能使火車(chē)側(cè)翻。
如果在彎道處使外軌略高于內(nèi)軌，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車(chē)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G 的合力指向圓心，為火車(chē)轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力。這就減輕了輪緣與外軌間的擠壓。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，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由重力G 和支持力FN的合力來(lái)提供。
教師設(shè)問(wèn)：高速公路轉(zhuǎn)彎處和場(chǎng)地自行車(chē)比賽的賽道，路面往往有一定的傾斜度。說(shuō)說(shuō)這樣設(shè)計(jì)的原因。
學(xué)生活動(dòng)：思考老師所提問(wèn)題，然后舉手回答。
教師活動(dòng)：理答。
路面有一定的傾斜使路面汽車(chē)或自行車(chē)的支持力垂直于路面向上，這個(gè)斜向上的支持力與重力的合力提供汽車(chē)或自行車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。
教師設(shè)問(wèn)：在過(guò)山車(chē)的轉(zhuǎn)彎處，軌道為什么是傾斜的？
學(xué)生活動(dòng)：思考老師所提問(wèn)題，然后舉手回答。
教師活動(dòng)：理答。
仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，與火車(chē)的軌道一樣，在過(guò)山車(chē)軌道的轉(zhuǎn)彎處，外軌高于內(nèi)軌。這樣使軌道對(duì)過(guò)山車(chē)的支持力斜向上，從而使這個(gè)斜向上的支持力與重力的合力提供過(guò)山車(chē)在軌轉(zhuǎn)彎處的向心力。
二、汽車(chē)過(guò)拱形橋
教師設(shè)問(wèn)：汽車(chē)過(guò)拱形橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)也可以看作圓周運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v前進(jìn)，設(shè)橋面的圓弧半徑為r。求汽車(chē)通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力。
學(xué)生活動(dòng)：思考老師所提問(wèn)題。
汽車(chē)在橋的最高點(diǎn)時(shí)受到了豎直向下重力G和橋?qū)λ闹С至N，這兩個(gè)力的合力提供汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F。這3個(gè)力之間的關(guān)系為
F=G-FN
汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為

聯(lián)立以上兩式得橋?qū)ζ?chē)的支持力為

由于汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN?與橋?qū)ζ?chē)的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，故得汽車(chē)對(duì)橋的壓力的大小為

教師設(shè)問(wèn)：由此可以看出，汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN′小于汽車(chē)所受的重力G， 而且汽車(chē)的速度越大，汽車(chē)對(duì)橋的壓力越小。試分析，當(dāng)汽車(chē)以越來(lái)越大的速度通過(guò)拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？
學(xué)生活動(dòng)：分析老師所提問(wèn)題的問(wèn)題。
教師活動(dòng)：理答。
三、航天器中的失重現(xiàn)象
教師活動(dòng)：講解航天器中的失重現(xiàn)象。
當(dāng)飛船距地面高度為100 ?200 km時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面受到的重力mg。
除了地球引力外，航天員還可能受到飛船座艙對(duì)他的支持力FN。引力與支持力的合力為他提供了繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力

即

當(dāng)時(shí)，航天員處于完全失重狀態(tài)。
四、離心現(xiàn)象
教師活動(dòng)：講解離心現(xiàn)象的產(chǎn)生。
做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于慣性，總有沿著切線方向飛出去的傾向。但是物體沒(méi)有飛出去，這是因?yàn)橄蛐牧υ诶顾c圓心的距離保持不變。一旦向心力突然消失，物體就會(huì)沿切線方向飛出去。
除了向心力突然消失這種情況外，在合力不足以提供所需的向心力時(shí)，物體雖然不會(huì)沿切線飛去，也會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心。
學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，列舉生活中應(yīng)用離心現(xiàn)象和離心現(xiàn)象帶來(lái)危害的實(shí)例。
典題剖析
例1如圖所示為公路自行車(chē)賽中運(yùn)動(dòng)員在水平路面上急轉(zhuǎn)彎的情景。運(yùn)動(dòng)員在通過(guò)彎道時(shí)如果控制不當(dāng)會(huì)發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線。將運(yùn)動(dòng)員與自行車(chē)看成整體，下列說(shuō)法正確的是( )
A．運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎所需向心力由重力與地面對(duì)車(chē)輪的支持力的合力提供
B．運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎所需向心力由地面對(duì)車(chē)輪的摩擦力提供
C．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力方向背離圓心
D．發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合外力大于所需的向心力
答案：B
解析：轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力為沿半徑方向的合力。運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎時(shí)，地面對(duì)車(chē)輪的摩擦力提供所需的向心力，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)f

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1 圓周運(yùn)動(dòng)

版本： 人教版 (2019)

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