2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2第五章第七节生活中的圆周运动 教案

匀速圆周运动的实例分析 一、教学目标 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，它就是物体所受的向心力．会在具体问题中分析向心力的来源． 2．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（该处物体所受合外力全部提供向心力，无切向分力）的向心力和向心加速度． 二、聚焦重点难点 重点：找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供所需的向心力，在竖直平面内的圆周运动（一般不是匀速圆周运动）中物体经最高、最低点时的受力分析及处理． 难点：向心力来源的寻找，临界问题中临界条件的确定． 三、教与学师生互动 教学过程： 透过不同物体做不同形式的匀速圆周运动这一现象，我们会发现，都是合外力提供了它做匀速圆周运动所需的向心力．因此寻找向心力的来源是分析和解决问题的关键所在． 解题的一般步骤为：确定研究对象，对物体进行受力分析并确定它所受的合外力（在匀速圆周运动中合外力方向指向圆心），根据合外力F提供所需的向心力（或）列等式解题． （－）火车拐弯 如图所示，如果火车转弯处内外轨无高度差，火车行驶到此处时，由于火车惯性的缘故，会造成外轨内侧与火车外轮的轮缘相互挤压现象，使火车受到外轨内侧的侧压力作用．迫使火车转弯做圆周运动．但是这个侧压力的反作用力，作用在外轨上会对外轨产生极大的破坏作用，甚至会引起外轨变形，造成翻车事故． 其实火车转弯的向心力并不是侧压力提供的，那么是什么力作为向心力的呢？如图所示，在转弯处使外轨略高于内轨，火车驶过转弯处时，铁轨对火车的支持力的方向不再是竖直的，而是斜向弯道内侧，它与重力G的合力指向圆心，成为使火车转弯的向心力． 设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为．如图所示力的三角形得向心力为． 由牛顿第二定律得： 所以 即火车转弯的规定速度 讨论（1）当火车行驶速率等于规定速度时，，内、外轨道对轮缘都没有侧压力． （2）当火车行驶速度大于规定速度时，，外轨道对轮缘有侧压力． （3）当火车行驶速度小于规定速度时，，内轨道对轮缘有侧压力． 【例】如图所示，公路转弯处路面跟水平面之间的倾角，弯道半径m． （1）汽车转弯时规定速度应是多大？ （2）如