6.4 生活中的圆周运动 教案 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

课 题 6.4 生活中的圆周运动 教 学 目 标 1. 能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。 2. 知道航天器失重现象。 3. 观察生活中的离心现象。 重 点 能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。 难 点 能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。 教 学 过 程 1、 情境引入 师：火车是我们日常出行的一种交通工具，如果火车转弯可看成圆周运动，是什么力使它产生向心力的呢？当内外轨一样高时，火车靠什么力转弯呢？每组同学桌面都有一套火车转弯轨道模型，我们观察一下火车轮子有什么特点？ 生：火车轮子多出一个边。 师：这是火车轮子的轮缘，通过外轨道挤压外轮缘产生弹力提供向心力，你们觉得这样设计好吗？ 生：总是挤压会使轮子磨损，影响使用寿命，还可能导致火车侧翻。、 师：如果你们是铁路设计师，会如何设计轨道呢？我们再来看桌面上的轨道模型，同学们四人一组，尝试把轨道拼装起来，观察一下轨道有什么特点？ 生：动手拼装模型。发现轨道外高内低。 教 学 过 程 师：为什么这么设计呢？我们对过车进行受力分析，不考虑沿轨道方向的受力，同学们把受力分析写在导学案上，并列出向心力表达式。 生：画受力分析，列向心力表达式： 师：请同学们一起来检查一下。当轨道倾斜时火车转弯是什么力提供向心力？ 生：重力与支持力的合力，或者支持力的水平分力。 师：这样做的好处是什么？ 生：因为重力与支持力的合力可以提供一部分向心力，这样就减小了轮缘与轨道之间的挤压，从而减小磨损。 师：那轨道的设计角度和火车的设计速度如何呢？请同学们计算一下写在导学案对应的讨论区。 生：计算出轨道设计角度和火车设计速度。 师：火车不可能一直稳定在这个速度，当火车实际速度大于或小于设计速度会怎样？请同学们用模型研究一下，组内讨论。 生：实际速度大于设计速度时，则外轮缘挤压外轨产生向里的压力补充；实际速度小于设计速度时，内轮缘挤压内轨产生向外的压力抵消。 师：高速公路转弯处和赛道转弯处，路面往往有一定的倾斜度，你们知道这样设计的原因是什么吗？ 生：与火车轨道的道理相同，当车速很快时转弯，容易发生侧滑，侧滑是因为车的合力不足以提供转弯时的向心力，当路面有一定的倾斜度时，就可以 教 学 过 程 用车受到的重力与支持力的合力充当一部分向心力，可减少侧滑的情况。 师：生活中有许多这样的拱桥，却很少见到凹桥，你们知道为什么吗？我们一起做个实验（凹凸桥演示仪）。从实验中我们发现，当小球的速度很小时小球要从凸桥上掉下来，当我们给小球一个足够大的速度时，小球从凸桥上滑过，并没有掉下来，说明小球受到的支持力变小了。假如一辆汽车匀速驶过拱桥，速度为v，拱桥所在圆的半径为r，什么力提供汽车过拱桥的向心力呢？请同学们受力分析，并列出向心力表达式。 问：汽车过桥速度能过大吗？ 生：不可以。 师：达到一定速度将离开桥面，速度为v临。 问：地球能看作一个巨大的拱形桥吗？会不会出现速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？ 师：地面对车的支持力可以为零，但是速度要达到8000m/s，目前车辆速度还无法达到这个速度。如果地面给车的支持力为零驾驶员有什么感觉？ 生：完全失重。 师：航天器上的失重，是因为摆脱了地球的引力吗？ 生：并不是，是因为人没有受到支持力。 师：生活中常见的还有凹形桥，对于匀速行驶在凹形桥中的车来说，是支持力减重力提供向心力，同理还有车驶过凹坑地面。 3、 课堂小结 1. 火车受力分析。 2. 拱形桥和凹形桥受理分析。 3. 航天器失重原理。 教 后 反 思 本节课注重生活中的圆周运动，要会应用圆周运动的知识来解决生活中的问题。 学科网（北京）股份有限公司 $