教案竖直平面内的圆周运动实例分析.docx

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1、课题：竖直平面内的圆周运动实例分析授课班级：高一14班 授课时间：2016年4月12日授课老师：罗华权三维目的：一、学问与技能1、理解竖直平面内的圆周运动的特点；2、会分析汽车过凸形桥最高点和凹形桥最低点的受力状况；3、会分析轻杆、轻绳、管道内的小球做圆周运动在最高点、最低点的受力状况；4、驾驭轻杆、轻绳、管道内的小球做圆周运动的临界条件。二、过程与方法1、通过对圆周运动的实例分析，浸透理论联络实际的观点，进步学生的分析和解决问题的实力。2、通过对匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中运用，浸透特别性和一般性之间的辨证关系，进步学生的分析实力。3、运用启发式问题探究教学方法，激发学生的求知欲

2、和探究动机；熬炼学生视察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和实力。三、情感看法与价值观1、通过对几个实例的分析，使学生养成细致视察、擅长发觉、勤于思索的良好习惯，明确详细问题必需详细分析；2、激发学生学习爱好，培育学生关切四周事物的习惯；3、养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。教学重点：1、 分析汽车过凸形桥最高点和凹形桥最低点的受力状况； 2、分析轻绳、圆环内侧轨道、轻杆的小球做圆周运动在最高点、最低点的受力状况。教学难点： 轻绳、圆环内侧轨道、轻杆等模型中的小球在竖直平面内做圆周运动的临界条件及应用。教学方法：讲授、分析、推理、归纳教学用具： 过山车模型、水流星、多媒体课件等课时支配

3、：1课时教学过程： 上节课我们对生活中常见的匀速圆周运动进展了实例分析。知道分析和探讨匀速圆周运动的问题，关键是把向心力的来源弄清晰，然后再结合牛顿第二定律解决相关详细问题。这节课我们将进一步学习竖直平面内的变速圆周运动，生活中有哪些常见的竖直平面内的圆周运动呢？一、汽车过凹凸桥1. 汽车过凸形桥的最高点马路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动也可看做圆周运动。通过提问，引导学生进入状态。问题1：假如汽车在程度路面上匀速行驶或静止时，在竖直方向上受力如何？问题2：假如汽车在拱形桥顶点静止时，桥面受到的压力如何？问题3：假如汽车在拱形桥上，以某一速度v通过圆弧半径为R的拱形桥的最高点的时候，桥面

4、受到的压力如何？引导学生分析受力状况，并逐步求得桥面所受压力。选汽车为探讨对象。分析汽车所受的力如图，知道了桥对汽车的支持力FN，桥所受的压力也就知道了。mgFN汽车在竖直方向受到重力mg和桥的支持力FN，它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力F。鉴于向心加速度的方向是竖直向下的，故合力为：FmgFN以a表示汽车沿拱形桥面运动的向心加速度，依据牛顿第二定律有：所以由此解出桥对车的支持力汽车对桥的压力F压与桥对汽车的支持力FN是一对作用力和反作用力，大小相等。所以压力的大小为：F压【思索与探讨】问题4：依据上式，结合前面的问题你能得出什么结论？ a、汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg； b、汽车

5、行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。问题5：试分析假如汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当到达 时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。问题6：汽车的速度比v0 更大呢？汽车会怎么运动？（提示，此时汽车受力、速度、加速度如何）汽车以大于或等于v0的速度驶过拱形桥的最高点时，汽车与桥面的互相作用力为零，汽车只受重力，又具有程度方向的速度的v0，因此汽车将做平抛运动。问题7：假如是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？2. 汽车过凹形桥的最低点汽车过凹形桥时的运动也可看做圆周运动。汽车通过凹形桥最低点时，如图，车对桥的压力比汽车的重力大

6、些还是小些？质量为m的汽车在凹形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R，我们来分析汽车通过桥的最低点时对桥的压力。选汽车为探讨对象。分析汽车所受的力如图，知道了桥对汽车的支持力FN，桥所受的压力也就知道了。汽车在竖直方向受到重力mg和桥的支持力FN，它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力F。依据向心力公式有：由此解出桥对车的支持力汽车对桥的压力F压与桥对汽车的支持力FN是一对作用力和反作用力，大小相等。所以压力的大小为：F压由此可以看出，汽车对桥的压力F压大于汽车的重量mg，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越大。问题8：上学期我们曾经学习过超重和失重现象，那么试利用“超、失重”的观点定性分析

7、汽车在拱形桥最高点，凹形桥的最低点分别处于哪种状态？超失重现象不只发生在竖直方向运动的物体上，而是竖直方向是否有加速度，与速度方向无关。强调：上述过程中汽车虽然不是做匀速圆周运动，但我们仍旧运用了匀速圆周运动的公式。缘由是向心力和向心加速度的关系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，因此，向心力公式照样适用。二、水流星、过山车（轻绳模型） 向学生展示水流星、过山车的图片，并提出问题：为什么在最高点时过山车不竖直下落？水不会流出呢请学生用自制教具做水流星表演并提出问题。 问题1：最高点水的受力状况？向心力是什么？问题2：最低点水的受力状况？向心力是什么？问题3

8、：速度最小是多少时才能保证水不流出？ 学生探讨：最高点、最低点整体的受力状况。师生互动：在竖直平面内圆周运动能经过最高点的临界条件：用绳系水杯沿圆周运动，杯内的水恰能经过最高点时，满意弹力F=0,重力供应向心力 mg=m 得临界速度v0= 当水杯速度v时才能经过最高点。请学生演示小球过山车及轻绳拴小球在竖直平面内做圆周运动的试验，引导学生分析比拟小球过最高点的受力状况。 三、轻杆模型【思索与探讨】假如是用杆固定小球使球绕杆另一端在竖直平面内做圆周运动，上面所求的临界速率还适用吗？ 轻杆与轻绳不同，既能产生拉力，也能产生支持力，由于小球所受重力可以由杆给它的向上的支持力平衡，由mgF=m=0 得

9、：临界速度v0=0 故小球到达最高点的最小速度v00。当小球速度v0时，就可经过最高点。当通过最高点的速率v时，杆对球产生向下的拉力；当通过最高点的速率v时，杆对球的作用力为0；当通过最高点的速率v时，杆对球产生向上的支持力。【问题研讨】 当小球运动到最低点时轻杆对小球的作用力状况怎样和最高点时有什么不同呢？课堂小结：师生共同回忆本节内容。1竖直平面内的圆周运动是典型的变速运动，高中阶段只分析通过最高点和最低点的状况，常常考察临界状态，其问题可分为以下两种模型：轻绳模型和轻杆模型。2轻绳模型特点3轻杆模型特点 作业布置：竖直平面内的圆周运动实例分析学案板书设计： 课题：竖直平面内的圆周运动实例分析一、 汽车过凹凸桥 1.汽车过凸形桥 2.汽车过凹形桥mgFN 二、 轻绳模型三、 轻杆模型 当v=0时，N=mg 方向向上 当0v时， 方向向下教学反思：