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第六節(jié)  勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析

    教學(xué)目標(biāo)：

    （一）知識(shí)目標(biāo)：

    1、知道向心力是物體沿半徑方向的合外力。

    2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。

    3、會(huì)在具體問題中分析向心力的來源。

    （二）能力目標(biāo)：

    培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實(shí)際問題的思路和方法

    （三）德育目標(biāo)：

    通過對幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析

     教學(xué)重點(diǎn)：

     1、掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式及與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的幾個(gè)公式

    2、能用上述公式解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例

    教學(xué)難點(diǎn)：

    理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力是由某幾個(gè)力的合力提供的，而不是一種特殊的力。

    教學(xué)方法：

    講授法、分析歸納法、推理法

    教學(xué)用具：

    投影儀、投影片、錄像機(jī)、錄像帶

    教學(xué)步驟：

    一、引入新課

    1、復(fù)習(xí)提問：

    （1）向心力的求解公式有哪幾個(gè)？

    （2）如何求解向心加速度？

    2、引入：本節(jié)課我們應(yīng)用上述公式來對幾個(gè)實(shí)際問題進(jìn)行分析。

    二、新課教學(xué)

    （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

    1、知道向心力是物體沿半徑方向所受的合外力提供的。

    2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。

    3、會(huì)在具體問題中分析向心力的來源，并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

    （二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：

    1：關(guān)于向心力的來源。

    （1）介紹：分析和解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題，首先是要把向心力的來源搞清楚。

    2：說明：

    a：向心力是按效果命名的力；

    b：任何一個(gè)力或幾個(gè)力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力；

    c：不能認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作用外，還要另外受到向心力。

    3．簡介運(yùn)用向心力公式的解題步驟：

    （1）明確研究對象，確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，找到圓心和半徑。

    （2）確定研究對象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力。

    （3）建立以向心方向?yàn)檎�方向的坐�?biāo)，據(jù)向心力共式列方程。

    （4）解方程，對結(jié)果進(jìn)行必要的討論。

    4、實(shí)例1：火車轉(zhuǎn)彎

    （1）介紹：火車在平直軌道上勻速行駛時(shí)，所受的合力等于0，那么當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，我們說它做圓周運(yùn)動(dòng)，那么是什么力提供火車的向心力呢？

    （2）放錄像、火車轉(zhuǎn)彎的情景

    （3）用CAI課件分析內(nèi)外軌等高時(shí)向心力的來源。

    a：此時(shí)火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。

    b：外軌對輪緣的彈力提供向心力。

    c：由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損害鐵軌。

    （4）介紹實(shí)際的彎道處的情況。

    a：用錄像資料展示實(shí)際的轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌。

    b：用CAI課件展示此時(shí)火車的受力情況，并說明此時(shí)火車的支持力F_N的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)。

    c：進(jìn)一步用CAI課件展示此時(shí)火車的受力示意圖，并分析得到：此時(shí)支持里與重力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力。

    d：強(qiáng)調(diào)說明：轉(zhuǎn)彎處要選擇內(nèi)外軌適當(dāng)?shù)母叨炔�，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力完全由重力G和支持里F_N來提供這樣外軌就不受輪緣的擠壓了。

    5、實(shí)例2：汽車過拱橋的問題

    （1）放錄像展示汽車過拱橋的物理情景

（2）用CAI課件模擬：并出示文字說明，汽車在拱橋上以速度v前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為R，求汽車過橋的最高點(diǎn)時(shí)對橋面的壓力？

    （3）a：選汽車為研究對象

    b：對汽車進(jìn)行受力分析：受到重力和橋?qū)�車的支持�?/p>

    c：上述兩個(gè)力的合力提供向心力、且向心力方向向下

    d：建立關(guān)系式：

    e:又因支持力與壓力是一對作用力與反作用力，所以      且

    （4）說明：上述過程中汽車做的不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，我們?nèi)允褂昧藙蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的公式，原因是向心力和向心加速度的公式對于變速圓周運(yùn)動(dòng)同樣適用。

    三、鞏固訓(xùn)練

    1、學(xué)生解答課后“思考與討論”

    （1）學(xué)生先討論，得到分析結(jié)論

    （2）CAI課件進(jìn)行模擬，加深印象

2、如圖所示，自行車和人的總質(zhì)量為m，在一水平地面運(yùn)動(dòng)，若自行車以速度v轉(zhuǎn)過半徑為R的彎道，求：

（1）自行車的傾角為多大？

    （2）自行車所受地面的摩擦力為我大？

    四、小結(jié)

    1：物體除受到各個(gè)作用力外，還受一個(gè)向心力嗎？

    2：用向心力公式求解有關(guān)問題時(shí)的解題步驟如何？

    3：對于火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力由什么提供？

    4：汽車通過凹形或凸形拱橋時(shí)對橋的壓力與重力的關(guān)系如何？

    五：作業(yè)

    課本P₉₇練習(xí)六

六：板書設(shè)計(jì)