5.7 生活中的圆周动运动 讲义 -2022-2023学年高一下学期物理人教版必修2

教学开放日教案 课题：生活中的圆周运动 （第一课时） 课 题 5.7生活中的圆周运动（第一课时） 教学目标 ： 知识与技能： 1．知道向心力是效果力而不是性质力，向心力可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力来提供，而不是物体单独受的一种特殊的力。 2.知道火车在转弯时是做圆周运动，并且知道在转弯时内外轨有高度差，转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力N的合力来提供。 3.知道向心力和向心加速度是一种瞬时对应关系，即使是变速圆周运动，在某一瞬时牛顿第二定律同样成立，向心力公式照样使用，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度，但是在运用向心力公式时其半径R应为在该点所对应的圆周的半径。 4.会分析汽车通过凹形或凸形桥时对桥的压力和重力的关系。 过程与方法： 1．通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力． 2．通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力． 情感、态度与价值观： 1．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题. 2．培养学生良好的思维表述习惯和科学的价值观． 教学重点： 1．理解向心力是一种效果力，不是物体受到的力． 2．在具体问题中能找到供向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题． 教学难点： 1．具体问题中向心力的来源． 2．对变速圆周运动中的瞬时问题的理解和处理． 课型： 新授课（1课时） 教学方法： 探究、讲解、讨论、练习 教具准备： 多媒体课件 教学过程： [复习提问] 师：请同学们回顾描述圆周运动的物理量有哪些？向心力的来源。 生： [导入新课] 师讲解：圆周运动一定是变速运动，一定具有加速度；掌握了对于圆周运动的有关问题还必须通过运用牛顿第二定律去认真分析和处理． 本节课将通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会怎样用牛顿运动定律来解决圆周运动问题． [新课教学] 1、 铁路的弯道 师：(情境引入)在平直轨道上匀速行驶的火车，然后提出问题： 1．火车受几个力作用? 生： 2．这几个力的关系如何? 生： 师生共同分析：火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．且四个力合力为零，其中重力和支持力的合力为零，牵引力和摩擦力的合力为零． 师：过渡；那火车转弯时情况会有何不同呢? （情境展示）火车转弯情形．提出问题： 1．转弯与直进有何不同? 2．分析受力，结合运动情况分析各力的关系． 生： 师生：转弯时合外力不为零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要．那么火车转弯时是如何获得向心力的? 进一步受力分析得：需增加的一个向心力(效果力)，由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供． 师：提出问题：挤压的后果会怎样? 生： 师：(设疑引申)那么应该如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明． [交流与讨论] 学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案．结合受力图发表自己的见解…… 师生结合受力示意图来共同分析、说明． 火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无侧向挤压，这样就达到了保护铁轨的目的． 强调说明：向心力是水平的． 问题1：火车在倾角为θ的斜面上水平转弯，已知转弯半径为R，求火车转弯速度为多大时铁轨对车轮刚好无侧向挤压？ 生： 师生共同分析得到： 问题2：若火车转弯速度大于这个速度会发生什么情况？若火车转弯速度小于这个速度呢？ 生： 师：请同学们运用刚才的分析进一步讨论：实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制? 生： 二、拱形桥 投影问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度V行驶，若桥面所在的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力． 师生共同分析解决得到： 师：比较桥受到的压力与汽车重力的大小关系，你可以得出什么结论? 生： 师：为了保护桥，从汽车对桥的压力来考虑，汽车的速度越大越好还是越小越好？ 生： 师：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大？当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象? 生： 师：下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些? 生： 师：刚才同学们分析了汽车在拱形桥最高点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用?如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢? 生： 师：前面的结