資源簡介

(共31張PPT)
教科版物理必修2
圓周運動的實例分析
康巴什大橋
九眼橋
小結
不同橋面，車的受力情況
問題1
汽車通過拱橋頂時，汽車的運動軌跡？
v
活動1
汽車過拱形橋
問題2
汽車過橋頂的向心力由誰提供？
FN
G
問題3
問題4
向心力與速度有怎樣的關系？
動1
例題
質量為 的汽車,以速度 通過拱形橋最高點時，若橋面圓弧半徑為 ,則汽車對拱橋的壓力多大？
v
mg
失重
當 時汽車對橋的壓力為零。
FN
根據牛頓第三定律得：
解：由題意可得
根據牛頓第二定律：
即
動1
問題5
汽車速度越大對橋的壓力越大
FN
G
超重
凹形橋問題該如何處理？
解：由題意可得
根據牛頓第二定律：
根據牛頓第三定律得：
即
小結
通過不同橋面，壓力與重力的關系
動1
豎直面內的圓周運動模型
FN
G
mg
FN
活動2
火車轉彎
火車在水平軌道轉彎，其軌道平面在哪里？
問題1
問題2
火車在水平軌道上轉彎，什么力來提供向心力？
向心力 F 由外側軌道對輪緣的壓力提供
G
F
水平面內
某鐵路水平彎道處,,軌道半徑 ，軌道寬 ，規定的轉彎速度 ，當一列質量為 的火車在此彎道轉彎時，外軌與輪緣間的壓力多大？
問題3
解：由題意可得
（2）火車轉彎所需的向心力：
當外軌略高于內軌時：
問題4
你想如何解決這一問題？
G
F
（1）火車做圓周運動的軌道平面：
水平面內的圓周運動
由G和 的合力提供一部分向心力
例題
由牛頓第二定律可得
解得
θ一般較小，可近似認為
則
火車質量為m, 軌距是L,轉彎半徑為R，火車轉彎時速度為 ,要使外軌和輪緣之間無擠壓，則內外軌的高度差h應為多少
解：根據力的合成可得
在實際中，鐵軌修好之后h、R、L一定，又 是定值，所以火車拐彎時的車速是一定值。
當火車行駛速率
當火車行駛速率
外軌對輪緣有側壓力
內軌對輪緣有側壓力
思考
一、處理圓周運動的一般步驟是什么？
1、明確研究對象，找到圓周運動的軌道面，確定圓心
2、進行受力分析
3、求出在半徑方向的合力，即所需的向心力
4、運用牛頓第二定律列方程求解
小結
小結
二、生活中的圓周運動問題可建立何種模型？
火車轉彎，建立水平面內圓周運動模型。
汽車過橋，建立豎直面內的圓周運動模型。
作業:
1、仔細閱讀本節教材內容；
2、完成學案的練習題部分。
謝謝大家，辛苦啦！《圓周運動的實例分析》教學設計
一、教材依據
本節課是教科版高中物理必修2第二章《研究圓周運動》的第3節《圓周運動的實例分析》。
二、設計思路
（一）、指導思想
①突出科學的探究性和物理學科的趣味性；
②體現了以學生為主體的學習觀念；注重了循序漸進性原則和學生的認知規律，使學生從感性認識自然過渡到理性認識。
（二）、設計理念
本節對學生來說是比較感興趣的，要使學生順利掌握本節內容。引導學生在日常生活經驗的基礎上通過觀察和主動探究和歸納，就成為教學中必須解決的關鍵問題。所以在本節課的設計中，結合新課改的要求，利用“六步教學法”：教師主導——提出問題；學生探求——發現問題；主體互動——研究問題；課堂整理——解決問題；課堂練習——鞏固提高；反思小結——信息反饋，為學生準備了導學提綱，重視創設問題的情境，引導學生分析現象，歸納總結出實驗結論。
教材分析
本節是《研究圓周運動》這一章的核心，它既是圓周運的向心力與向心加速度的具體應用，也是牛頓運動定律在曲線運動中的升華，它也將為學習后續的萬有引定律應用、帶電粒子在磁場中運動等內容作知識與方法上的準備。
本節通過對汽車、火車等交通工具等具體事例的分析，理解圓周運動規律分析和解決物理問題的方法。在本節教學內容中，圓周運動與人們日常生活、生產技術有著密切的聯系，本節教材從生活場景走向物理學習，又從物理學習走向社會應用，體現了物理與生活、社會的密切聯系。
三、教學目標
（一）知識與技能
通過對自行車、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運動規律分析和解決物理問題的方法。
（二）過程與方法
將生活實例轉換為物理模型進行分析研究。
（三）情感態度與價值觀
1、通過探究性物理學習活動，使學生獲得成功的愉悅，培養學生對參與物理學習活動的興趣，提高學習的自信心。
2、通過對日常生活、生產中圓周運動現象的解釋，敢于堅持真理、勇于應用科學知識探究生活中的物理學問題。
3、通過提出問題、分析綜合并解決問題，培養學生科學思維的物理核心素養。
4、感受生活中物理學的重要性，體會學習物理的自豪感。
（四）現代教學手段
多媒體應用 學生導學案
教學重點
理解向心力不是一種特殊的力，同時學會分析實際的向心力來源。
五、教學難點
能用向心力公式解決有關圓周運動的實際問題，其中包括分析汽車過拱橋、火車拐彎等問題。
六、教學準備
1．教師準備：通過百度及其它網絡搜索相關圖片、視頻、課件等，并對其進行選擇、整理，制作成PPT課件、資源庫（專題文件夾）等用于課堂教學。
2．學生課前準備：
預習本節物理導學提綱，初步學會應用向心力知識分析圓周運動實例；
七、教學過程：
教學過程 教師活動 學生活動 教學意圖
新課引入 【走進生活，發現物理】 觀看PPT平橋、拱橋，凹橋的圖片，設問： 1、汽車靜止在三種橋面時對橋的壓力和自身重力的大小是否相等？ 呈現三種橋的示意圖 2、汽車以一定的速度通過平橋，拱橋頂、凹橋底時，對橋的壓力和自身重力是否相等？ 提出問題： 汽車過拱橋頂時，其運動軌跡是直線還是曲線？ 曲線所在的圓平面是怎樣的？ 做圓周運動的物體向心力是誰提供的？方向呢？ 向心力的大小與速度有怎樣的關系 與有什么關系？ 例題： 在質量為的汽車在拱橋上以速度前進，橋面的圓弧半徑為 ，求汽車通過橋的最高點時對橋面的壓力。 師： 請1位同學在黑板上畫這幅圖中力的示意圖，其他同學在學案上完成。教師巡視。 請學生觀察畫在這幅圖中的受力分析示意圖，繼而總結向心力的來源。 教師點拔：上述過程中汽車雖然不是做勻速圓周運動，但我們仍然使用了勻速圓周運動的公式。原因是向心力和向心加速度的關系是一種瞬時對應關系，即使是變速圓周運動，在某一瞬時，牛頓第二定律同樣成立，因此，向心力公式照樣適用。 提出問題： 如果汽車通過凹形橋又是什么情況呢？質量為的汽車，以速度通過凹形橋最低點時，若橋面圓弧半徑為, 則汽車對凹形橋底的壓力多大？ 教師巡視，實時點播。 請學生展示結果，分析當車速增加時壓力的變化。 建立模型： 在處理汽車過拱橋頂和凹橋底問題時，我們的步驟是？ 這種解題方式我們可以將其模型化，即建立豎直平面內的圓周運動模型，今后處理豎直平面內圓周運動中最高點及最低點的問題都可以使用這種方法。 活動1：觀察與作圖 學生展示：選汽車為研究對象，對汽車進行受力分析：汽車在豎直方向受到重力G和橋對車的支持力作用，如圖所示： 有
即 又因支持力與汽車對橋的壓力是一對作用力與反作用力，所以有失重現象，當時，，即完全失重，當時, 汽車將脫離橋面，發生危險。 學生展示 由力的合成可知 即 又因支持力與汽車對橋的壓力是一對作用力與反作用力作用力，所以 車速越大，壓力越大。 通過問題由淺入深，激發了學生的探究心理。
提出問題 作出猜想 探究與討論 分析論證 2、火車轉彎 ［視屏課件］ 設問： 事故發生時，火車在直行還是拐彎？ 火車發生事故的可能原因？ 教師展示教具：輪對和彎軌 介紹輪面、輪緣，輪緣的作用。 提出問題： 火車在水平直道行駛的受力情況？ 彎道轉彎時的軌道平面？受力情況？ 2、誰提供火車轉彎的向心力？ 3、畫出受力示意圖，結合運動情況分析各力的關系。 傾聽學生的回答，點評、總結。 總結：轉彎時需要提供向心力，而平直路前行不需要。 受力分析得：需增加一個向心力（效果力），由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而產生的彈力提供。 通過教具演示火車轉彎時外軌與輪緣間的擠壓，而內軌并不擠壓內側輪緣。 提出問題：擠壓的后果會怎樣？ 請大家通過計算，定量的分析側向擠壓產生的壓力。 算一算：某鐵路水平彎道處,,軌道半徑，軌道寬，規定的轉彎速度，當一列質量為的火車在此彎道轉彎時，外軌與輪緣間的壓力多大？ 設疑引申：那么應該如何解決這一實際問題？結合學過的知識加以討論，提出可行的解決方案，并畫出受力圖，加以定性說明。 聽取學生的匯報，點評。投影學生的受力圖，進行定性分析：如下圖所示 火車受的重力和支持力的合力提供向心力，對內外軌都無擠壓，這樣就達到了保護鐵軌的目的。 強調說明：向心力是水平的. 如上圖，火車質量為, 軌距是,轉彎半徑為，火車轉彎時速度為,要使外軌和輪緣之間無擠壓，則內外軌的高度差應為多少 （當） 教師在其中恰當地進行點拔，總結 提升。 合作與交流： 請學生展示結果，其他同學可以補充、 完善。工程師利用物理知識將外軌墊高， 這樣大大減小了外軌與輪緣的擠壓，減少 了鐵軌的磨損，保證了人民的生命安全， 同時也為國家節約了經濟投入。課件知 識就是第一生產力，也希望大家好好學 習，將來也為國家科技進步做出貢獻。 1、觀察火車運動情況。 2、畫出受力示意圖，結合運動情況分析各力的關系。 結合所學知識討論分析。 學生活動：發揮自己的想象能力，結合知識點設計方案。結合受力圖發表自己的見解。 通過計算，發現壓力很大。 學生討論： 由于火車質量、速度比較大，故所需向心力也很大。這樣的話，輪緣和鐵軌之間的擠壓作用力將很大，導致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞。 學生分組討論，得出結論；接著完成導學提綱上的結論填空。 讓學生拓展思維，進一步理解火車拐彎處的內低外高的特點。 學生自主完成。 層層引導，步步深入，學生從自己的求知愿望出發提出了探究課題，必能激發學生的探究熱情。 從生活的實際出發，簡單易行，既可激發興趣又可培養學生探究知識的欲望和學習興趣，提高在生活中的應用物理的意識。 培養學生敢于猜想的精神，激發學生的自信心。 充分發揮學生把理論與實踐相結合，科學性地解決問題，從中體驗保護鐵軌的目的。 訓練學生的探究問題的能力，培養學生的合作意識。 激發學生對科學家的崇敬和熱愛之情，體會學習物理的自豪感。
【回歸社會，應用物理】 圓周運動在生活、生產技術中實例很廣。 特別在下雨或下雪的路面時，我們騎著自行車（摩托車）拐彎應該注意什么；汽車拐彎時，作為駕駛員應該注意什么；火車軌道（210國道）拐彎處設計成內低外高，這又為什么呢。 活動：相互討論，分組回答。 通過學生的參與探究，探究合作獲取了對生活中圓周運動的實例的新認識，領略到將理論應用于實際解決問題而帶來的成功樂趣。
反思小結 通過本課的學習，你有什么收獲？我們運用了哪些方法？你還有什么問題？
布置作業 完成教材課后作業。 充分體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。對學生養成關注日常生活中的物理現象的習慣和形成學以致用的責任意識方面都起到潛移默化的作用。
板書設計 2.3圓周運動的實例分析 汽車過拱橋---豎直面內圓周運動模型 二、火車拐彎---水平面內圓周運動模型

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