陜西省安康市石泉縣高中物理 第2章 研究圓周運(yùn)動(dòng) 2.3 圓周運(yùn)動(dòng)案例分析教案 滬科版必修2.doc

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圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析 課標(biāo)要求 能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，關(guān)注日常生活中的圓周運(yùn)動(dòng)問題． 三維目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1、知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力。會(huì)在具體問題中分析向心力的來(lái)源。 2、引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識(shí)分析實(shí)例，使學(xué)生深刻理解向心力的基礎(chǔ)知識(shí)。 3、熟練掌握應(yīng)用向心力知識(shí)分析兩類圓周運(yùn)動(dòng)模型的步驟和方法。 二、過(guò)程與方法 1、通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力。 2、通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辨證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力。 3、運(yùn)用啟發(fā)式問題探索教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索動(dòng)機(jī)；鍛煉學(xué)生觀察、分析、抽象、建模的解決實(shí)際問題的方法和能力。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析。 2、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣。 3、培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)探索精神、應(yīng)用實(shí)踐能力和思維創(chuàng)新意識(shí)。 教材分析 本節(jié)通過(guò)對(duì)游樂場(chǎng)中的過(guò)山車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，學(xué)習(xí)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和解決物理問題的方法。 學(xué)情分析 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、受力分析以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的相關(guān)知識(shí)，本節(jié)內(nèi)容是前面所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用。 教學(xué)重難點(diǎn) 理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是由某幾個(gè)力的合力提供的，而不是一種特殊的力；找出向心力的來(lái)源，理解并掌握在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合外力提供向心力， 能用向心力公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題。 提煉的課題 火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運(yùn)動(dòng)模型的建立；臨界問題中臨界條件的確定。 教學(xué)手段運(yùn)用 教學(xué)資源選擇 PPT、練習(xí)冊(cè) 第一課時(shí) 教學(xué)過(guò)程---豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（汽車過(guò)拱橋、輕繩模型） 環(huán)節(jié) 學(xué)生要解決的問題或任務(wù) 教師個(gè)性化修改 一、汽車過(guò)拱橋 (1)過(guò)凸橋最高點(diǎn)時(shí)，汽車受支持力FN　　　重力G，此時(shí)的向心力為　　　　　　　　　。 (2)過(guò)凹橋最高點(diǎn)時(shí)，汽車受支持力FN　　　重力G，此時(shí)的向心力為　　　　　　　　　。 探究任務(wù)： 問題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力． （ 請(qǐng)學(xué)生獨(dú)立畫出汽車的受力圖，推導(dǎo)出汽車對(duì)橋面的壓力．） 思考：請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步考慮當(dāng)汽車對(duì)橋的壓力剛好減為零時(shí)，汽車的速度有多大．當(dāng)汽車的速度大于這個(gè)速度時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象? 合作交流：下面再一起共同分析汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？ 總結(jié)： 二、（沒有物體支持的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn) 過(guò)山車(內(nèi)軌道)模型和繩連著的物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)的臨界情況相同，即在最高點(diǎn)時(shí)的臨界狀態(tài)為只受重力，則mg＝ 即v＝.在最高點(diǎn)時(shí)： (1)v＝時(shí)，拉力或壓力為 ． (2)v>時(shí)，物體受向 的拉力或壓力． (3)v<時(shí)，物體 (填能或不能)達(dá)到最高點(diǎn)． 即繩類的臨界速度為v臨＝ . 課堂檢測(cè)內(nèi)容 1、質(zhì)量是1103kg的汽車駛過(guò)一座拱橋，已知橋頂點(diǎn)橋面的圓弧半徑是90m，g=10m/s2。 求： （1 )汽車以15 m/s的速度駛過(guò)橋頂時(shí)，汽車對(duì)橋面的壓力； （2）汽車以多大的速度駛過(guò)橋頂時(shí)，汽車對(duì)橋面的壓力為零？ 2、圖所示,一質(zhì)量為m=2kg的小球,在半徑大小為R=1.6m的輕繩子作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。g=10m/s2 （1）小球恰好經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的速度V1=？ （2）若在最低點(diǎn)的速度V2=10m/s,則此時(shí)繩的拉力為多大？ 課后作業(yè)布置 完成課時(shí)作業(yè)（六）9、11、12題 預(yù)習(xí)內(nèi)容布置 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)—輕桿支撐型 第二課時(shí) 教學(xué)過(guò)程---豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（輕桿支撐型） 環(huán)節(jié) 學(xué)生要解決的問題或任務(wù) 教師個(gè)性化修改 一、有物體支持的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的情況 （1）臨界條件：由于硬桿或管壁的支撐作用，小球能到達(dá)最高點(diǎn)的臨界速度v1=0，輕桿或軌道對(duì)小球的支持力FN=_________ (2)當(dāng)時(shí)，桿對(duì)小球的支持力FN=_________，支持力FN隨v的增大而減小，其取值范圍是____________ (3)當(dāng)時(shí)，桿對(duì)小球施加的是拉力，且拉力FN=_________，；或管的外壁對(duì)小球豎直向下的壓力FN=_________，速度越大，壓力越大。 二、豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題小結(jié) 物理情境 示意圖 在最高點(diǎn)的臨界特征 做完整圓周運(yùn)動(dòng)的條件 細(xì)繩拉著小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) F=______ mg=___________ v=__________ 在最高點(diǎn)時(shí)速度應(yīng)不小于_________ 小球在豎直放置的光滑圓環(huán)內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng) F=______ mg=___________ v=__________ 在最高點(diǎn)時(shí)速度應(yīng)不小于__________ 小球固定在輕桿上，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) F向=______ Fn=___________ v=__________ 在最高點(diǎn)時(shí)速度應(yīng)大于等于_______ 小球在豎直放置的光滑管中做圓周運(yùn)動(dòng) F向=______ Fn=___________ v=__________ 在最高點(diǎn)時(shí)速度應(yīng)大于等于__________ 課堂檢測(cè)內(nèi)容 1. 長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的輕桿和輕繩一端固定在轉(zhuǎn)軸上, 另一端各系一個(gè)質(zhì)量為m的小球, 它們各自在豎直平面內(nèi)恰好做圓周運(yùn)動(dòng), 則小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí), 桿、繩所受拉力之比為（ ） A. 5 : 6 B. 1 : 1 C. 2 : 3 D. 1 : 2 2．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿，一端固定一個(gè)小球，另一端固定在光滑的水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于小球在最高點(diǎn)的速度v0下列說(shuō)法中正確的是 A．v的最小值為 B．v由零逐漸增大，向心力也逐漸增大 C．當(dāng)v由值逐漸增大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大 D．當(dāng)v由值逐漸增小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也仍然逐漸增大 3．長(zhǎng)度為0．5m的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為 3kg 的木球，以O(shè)點(diǎn)為圓心，在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度為 2m/s，取g = 10 m/s2，則此時(shí)球?qū)p桿的力大小是 ，方向向 。 4、如圖所示，質(zhì)量為m的小球固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)輕桿的一端，繞細(xì)桿的另一端O在豎直平面上做圓周運(yùn)動(dòng)，球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)A時(shí)，線速度的大小為，此時(shí)（ ） A．桿受到mg/2的拉力 B．桿受到mg/2的壓力 C．桿受到3mg/2的拉力 D．桿受到3mg/2的壓力 5．如圖所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1.0m的繩，系一小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球的質(zhì)量為M=5kg，小球半徑不計(jì)，小球在通過(guò)最低點(diǎn)的速度大小為v=20m/s,試求： （1)小球在最低點(diǎn)所受繩的拉力 (2)小球在最低的向心加速度 課后作業(yè)布置 完成課時(shí)作業(yè)（六）輕桿模型習(xí)題 預(yù)習(xí)內(nèi)容布置 火車轉(zhuǎn)彎問題 第三課時(shí) 教學(xué)過(guò)程---水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（火車轉(zhuǎn)彎） 環(huán)節(jié) 學(xué)生要解決的問題或任務(wù) 教師個(gè)性化修改 （認(rèn)真閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，獨(dú)立完成下列問題） 1、火車轉(zhuǎn)彎： (1)內(nèi)外軌高度相同時(shí)，轉(zhuǎn)彎所需的向心力由__________力提供。 (2)外軌高度高于內(nèi)軌，火車按設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力由________________提供。 課堂合作探究 探究任務(wù)一：火車轉(zhuǎn)彎 問題情境：如圖示 知 h , L,轉(zhuǎn)彎半徑R,車輪對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)壓力,質(zhì)量為m的火車運(yùn)行的速率應(yīng)該多大? 思考與交流： 1、如果超速行駛會(huì)怎么樣？如果減速行駛呢？ 2、各種車輛在公路上行駛，向心力怎樣提供？ 總結(jié)： 課堂檢測(cè)內(nèi)容 1下列關(guān)于火車轉(zhuǎn)彎的說(shuō)法中正確的是 ( ) A．在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌 B．在轉(zhuǎn)彎處使內(nèi)軌略高于外軌 C．在轉(zhuǎn)彎處使內(nèi)軌、外軌在同一水平高度 D．在轉(zhuǎn)彎處火車受到的支持力豎直向上 3. 關(guān)于鐵道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外鐵軌間有高度差，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 可以使火車順利轉(zhuǎn)彎，減少車輪與鐵軌間的摩擦 B. 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車的速度越小，車輪對(duì)內(nèi)側(cè)的鐵軌測(cè)側(cè)向壓力越小 C. 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車的速度越大，車輪對(duì)外側(cè)的鐵軌測(cè)側(cè)向壓力越大 D. 外鐵軌略高于內(nèi)鐵軌，使得火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，由重力和支持力的合力提供了部分向心力 4. 如圖所示，在高速公路的拐彎處，路面筑得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向左拐彎時(shí)，司機(jī)右側(cè)的路面比左側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為θ。設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向（即垂直于前進(jìn)方向）摩擦力等于0，θ應(yīng)等于（ ） θ A. B. C. D.