人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动第1课时教案及反思

这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动第1课时教案及反思，共6页。教案主要包含了导入新课，讲授新课，课堂练习，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

第六章 圆周运动
第四节 生活中的圆周运动
授课
时间
年 月 日
课时
共2课时
第一课时
课型
新课
核 心 素 养
目
标
物理观念
1.进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源
2.能定性分析火车外轨比内轨高的原因，及车速变化时内外轨的压力变化
科学思维
培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。
科学探究
通过对几个圆周运动的事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。
社会责任与态度
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，养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。
思政育人目标
杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出里程碑性贡献。20世纪50年代和R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论；1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒定律；在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作，提出杨－巴克斯特方程，开辟量子可积系统和多体问题研究的新方向等。杨振宁还推动了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高等研究中心、南开大学理论物理研究室和中山大学高等学术研究中心的成立。
教学重点
掌握具体问题中向心力的来源的分析
教学难点
1、具体问题中向心力的来源尤其是火车转弯问题。
2、离心现象的理解
教学方法
讲授法，演示实验法，分析法，归纳总结
学习方法
观察法，练习法，交流讨论
教学用具
课本，多媒体课件，实验视频
教学过程
共案
二次备课(手写）
一、导入新课
赛车在经过弯道时都会减速，如果不减速赛车就会出现侧滑,从而引发事故，大家思考一下我们如何才能使赛车在弯道上不减速通过?
出示图片:摩托车转弯
摩托车赛中摩托车在经过弯道时不减速，可以通过倾斜摩托车来通过弯道，你知道什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？今天我们就通过实例来解决这类问题
二、讲授新课
（一）火车转弯
1、在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用?这几个力的关系如何?
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。那火车转弯时情况会有何不同呢?
2、火车转弯
火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？
出示图:火车的轮缘
教师归纳:与汽车轮胎不同的是， 火车的车轮上有突出的轮缘.
3、火车转弯时向心力的来源
火车在水平轨道上转弯时，所需的向心力由谁提供？
铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源。
出示图片:火车转弯示意图
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。如果在弯道处使外轨略高于内轨，就可解决这一问题。
4、弯道处使外轨略高于内轨
火车转弯时铁轨对火车的支持力 FN 的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力 G 的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。这就减轻了轮缘与外轨间的挤压。
向心力是水平的
思考讨论：轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力 G 和支持力 FN 的合力来提供。
F合＝mg tanθ 火车转弯时所需的向心力
Fn = mv2/r
思考讨论：若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
火车向外侧运动做离心运动，轮缘受到外轨向内的弹力。
火车向内侧运动做向心运动，轮缘受到内轨向外的弹力。
针对练习
1、火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动，当火车速度提高时会使轨道的外轨受损。为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是（ ）
A．适当增高内轨
B．适当降低外轨
C．减小弯道半径
D．增大弯道半径
典型例题:火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？
二、汽车过拱形桥
1、汽车过拱形桥
汽车通过拱形桥
质量为m的汽车在拱形桥上以速度 v 前进，设桥面的圆弧半径为 r 我们来分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。
它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力 F，向心加速度的方向竖直向下。
F ＝ mg － FN
当汽车通过桥的最高点时，根据牛顿第二定律 F ＝ ma，因为 F ＝ mv2/r 所以 mg － FN ＝ mv2/r,FN ＝ mg － mv2/r, 由牛顿第三定律： FN′ ＝ mg － mv2/r
即：汽车对桥的压力 FN′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 FN′＝ mg－mv2/r< mg 即：汽车处于失重现象而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。
思考讨论：当恰好FN′ = 0时，汽车的速度为多大？当汽车以越来越大的速度通过拱形桥的最高点时，会发生什么现象？
当恰好FN′ = 0时，重力提供物体做圆周运动的向心力，即： mg＝mv2/R
解得：
由 FN′＝ mg－mv2/r< mg 可知，速度越来越大， FN′ 越来越小，
当FN′ = 0，即：
汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。
2、汽车通过凹形路面
FN －mg＝ mv2/r
FN ＝mg +mv2/r＞mg
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大
FN′＝ mg + mv2/r > mg ,此时汽车处于超重现象。
三、课堂练习
1、如图所示，一辆汽车正通过一段弯道公路，视汽车做匀速圆周运动，则（ ）
A．该汽车速度恒定不变。
B．汽车左右两车灯的线速度大小相等。
C．若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所受的向心力较小 。
D．若速率不变，则跟晴天相比，雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所受的向心力较小 。
2、火车转弯时可以看成是做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损，为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是（ ）
①增加内外轨的高度差②减小内外轨的高度差
③增大弯道半径④减小弯道半径。
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
四、课堂小结
火车转弯：
时，重力 G 和支持力 FN 的合力来提供火车转弯时所需的向心力。v>v0，外轨有挤压；v< v0，内轨有挤压。
2.拱桥： FN =mg-mv2/Rmg超重现象。
3、在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时F板书设计: 6.4生活中的圆周运动
一、火车转弯
1、 时，重力 G 和支持力 FN 的合力来提供火车转弯时所需的向心力。
v>v0，外轨有挤压；v< v0，内轨有挤压。
二、汽车过桥问题
1.拱桥： FN =mg-mv2/R2.凹桥：FN=mg+mv2/R>mg
作业布置（分层）
课后作业: 课本第9页练习第五题
课前预习:预习运动的合成与分解后续内容
课后反思
亮点：
不足：
整改措施：
备课组长/教研组长签字（盖章）
教研室签字（盖章）
教学校长签字（盖章）