1、山东省诸城市第二中学 邮编:262212 张宝庆 人教版必修二 适用于新课标地区 电话：13583678498 邮箱,教学目标,知识与技能 1知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是圆周运动的物体所受的向心力会在具体问题中分析向心力的来源 2能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例 3知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，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 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
2、之间的辩证关系，提高学生的分析能力3通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力,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通过离心运动的应用和防止的实例分析使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题3养成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2在具体问题中能找到是谁提供向心力的，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关于对临界问题的讨论和分析3对变速圆周运动的理解和处理,1、什么叫向心加速度？物理意义？公式如何？
3、,2、什么叫向心力？公式如何？,3、物体做圆周运动时，受力有 何共同点?解圆周运动的基本步骤是什么?,本节将学习生活中的圆周周运动,请看几个生活中的圆周运动实例!,F,“供需”平衡 物体做匀速圆周运动,提供物体做匀速圆周运动的力,物体做匀速圆周运动所需的力,=,从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体,通过圆周运动实例怎样理解向心力公式,分析做圆周运动的物体受力情况,提供向心力,受力分析,Ff,FN+mg,在平直轨道上匀速行驶的火车，火车受几个力作用？这几个力的关系如何？那火车转弯时情况会有何不同呢？火车转弯时是在做圆周运动，那么是什么力提供向心力？,一、铁路的弯道,请点击下面链接,车轮构造
4、介绍,合作与探究,请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道,【学生活动】设计火车弯道 学生分组讨论，提出可行性方案,铁路的弯道,若内外轨道一样高,G,N,外轨对轮缘的弹力提供向心力,.,F,轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！,若外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？,例、火车速度为30m/s，弯道的半径R =900m，火车的质量m =8105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？,F =8105N,火车转弯外侧高时受力分析:,h,h,火车向心力的来源,由G和N的合力提供,【探究最佳方案及分析】,火车转弯规定临界速度:,解析：,重力G与支持力FN
5、的合力F合是使火车转弯的向心力,研究与讨论: 若外轨较高： 由牛顿第二定律得： mgtan+F = mv2/r(对一定的 和r) 若v适当: 可使F=0,即轨道与车轮间无压力。 若v过大,mgtan mv2/r 则可由外轨F弥补. 若v过小, mgtanmv2/r 则可由内轨 压力平衡一些。,外侧,内侧,过大时：火车向外侧运动 过小时：火车向内侧运动,1、火车转弯时向心力是水平的,从这个例子我们进一步知道 ：,2、向心力是按效果命名的力，如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，还要再受到一个向心力，那就不对了。,【物理与生活】2008年4月18日，我国铁路进行了第六次大提速，时速将
6、达200公里以上，这必将为我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？与哪些因素有关?,【研究与讨论】,如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？,火车转弯过快出现翻车事故,课堂练习,例题：质量 m=100t的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线与水平面夹角为370 ，弯道半径R=30m。 （南）(1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何? （中）(2)当火车的速度v2=15m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何? （北）(3)当火车的速度v3=20m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何?,联系生
7、活实际：公路弯道如何设计-赛道的设计,开放设计,一高速公路设计运行时速为108km/h，其中一转弯处设计圆弧半径为300m。已知汽车轮胎与地面的最大静摩擦因数为0.25，请你为该处路面提供设计方案。,请点击汽车转弯翻车.MPG视屏链接,小结：研究圆周运动的思路,从“供”“需”两方面来进行研究： “供”分析物体受力，求沿半径 方向的合外力 “需”确定物体轨道，定圆心、找 半径、用公式，求出所需向心力 “供”“需”平衡则做圆周运动,公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。那么是什么力提供汽车的向心力呢？,思考：,二、拱形桥,古老的赵州桥中国人的骄傲,质量为m的汽车在拱形桥上以速度v
8、行驶，若桥面的圆弧半径为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,1、汽车静止在桥上与通过 桥时的状态是否相同？,2、汽车过凸桥，在最高点 时，车对凹桥的压力怎样？,FN G，即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态。,凸形桥,失重,凹形桥,下面自己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?设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。,1、汽车静止在桥上与通过 桥时的状态是否相同？,2、汽车过凹桥，在最低点 时，车对凹桥的压力怎样？,FNG，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态。,超重,研究与讨论,1、若速度过快，汽车做何种运动？,提供的向心
9、力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动,2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？,拓展应用：水流星问题,例、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=40cm.求 （1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2),例、长为0.6m的轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为3m/s, m/s,2m/s时,求杆对球的作用力各为多少?,巩固应用,例题：一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（ ） A
10、汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力 B汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力 C汽车的牵引力不发生变化 D汽车的牵引力逐渐变小,BD,课堂练习,一辆质量 m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的一段圆弧形桥面。（分组练习） （南）(1)若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低点时，对桥面的压力是多大？ （中）(2)若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？ （北）(3)汽车以多大速度凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？,该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中,生活实例分 析飞车走壁,摩托车飞车走壁,
11、请分析受力情况，解释现象。,假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动,速率为V，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力试求座舱对宇航员的支持力通过求解你可以得出什么结论?,三、航天器中的失重现象,在航天器中所有和重力有关的仪器都无法使用！,弹簧测力计无法测量物体的重力，,无法用天平测量物体的质量,想想还有哪些例子?,但仍能测量拉力或压力的大小。,利用完全失重条件的科学研究,液体呈绝对球形,制造理想的滚珠,制造泡沫金属,链球链接链球.wmv视频,木块离心运动,离心运动现象,1、定义：,当向心力突然消失或者指向圆心
12、的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。,四、离心运动,2、物体作离心运动的条件：,向心、圆周、离心运动,“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动,供,提供物体做圆周运动的力,需,物体做匀速圆周运动所需的力,F=,F,F,小结,离心抛掷,离心脱水,离心分离,离心甩干,离心运动的应用与防止,离心运动的应用,用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内,制作棉花糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。,离心运动的防止,探究思考：
13、,要防止离心现象发生，该怎么办？,A、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小,B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力,巩固练习：,B,、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：( )a、增大汽车转弯时的速度 b、减小汽车转弯时的速度c、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c,3、下列说法中错误的有：（ ） A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干 B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心 C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速 D、离心水泵利用了离心运动的原理,D,B,一、铁路的弯道1讨论向心力的来源：2外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力3讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制? 二、拱形桥 1思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大? 2圆周运动中的超重、失重情况 三、航天器中的失重现象 四、离心运动 1离心现象的分析与讨论 2离心运动的应用和防止,通过本节课的学习我们知道：,
