6.4生活中的圆周运动的教案

6.4生活中的圆周运动的教案 【教学目标】 物理观念：树立运动观念，加深学生对向心力的认识，使其会在实际问题中分析向心力的来源，并进行简单运算。 科学思维：通过对火车转弯、拱形桥看做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。。 科学探究：通过火车转弯、拱形桥物理模型的巩固，体会物理模型在物理学习中的重要性。 科学态度与责任：通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。 【教学重难点】 教学重点 1、知道向心力不是一个特殊的力，能在具体的实例中正确地合成向心力。 2、灵活选用向心力和向心加速度公式求接圆周运动动力学问题。 教学难点 向心力、向心加速度公式适应变速圆周运动的理解。 【新课导入】 在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗 【教师提出问题】圆周运动是一种常见的运动形式，在生活中有着广泛的应用，那么生活中的应用都有哪些呢？ 【新课讲解】 火车转弯 火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力。如果转弯内外轨道一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。 2、向心力的来源分析 在修筑铁路时，要根据转弯轨道的半径和规定的行驶速度，适当调整内、外轨道的高度差，是转弯时所需的向心力完全由重力mg和支持力N的合力提供，从而使内、外轨不受轮缘的挤压。 推证：设车轨间距为L，两轨高度差为h，转弯处的半径为R,行驶的火车质量为m两轨所在平面与水平面的夹角为 ，则由三角形边角关系有。 对火车进行受力分析有。因为 很小，由三角函数知识，可认为。又由向心力公式可得。 显然，在g、h、R、L不变的情况下，火车转弯时的车速应该是一个确定值，此时，火车转弯向心力完全由重力和支持力的合力提供。 结论：1、当火车转弯速率v等于v0时，，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。 2、当火车转弯速率v大于v0时，，外轨道对轮缘有侧压力。 3、当火车转弯速率v小于v0时，，内轨道对轮缘有侧压力。 汽车过拱形桥 展示一些桥的图片。 问题4：为什么桥不做成平的呢？ 汽车过拱形桥 问题5：如图，车在桥上那个位置时容易塌？ 乙，如果车站在乙位置，不会发生坍塌，那么在甲位置时，肯定也不会坍塌。所以只要我们知道乙位置的最大压力，那就可以知道整座桥的了。所以我们只研究乙位置的受力情况即可，即桥的最高点。 汽车过拱形桥时的运动也可以看作圖周运动。为此我们先来研究平桥的情况。 ①汽车过平桥时，车对桥的压力怎样？ 受力分析，由二力平衡可知这两个力等大反向，即压力等于重力。FN=G ②汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？ 公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动也可以看做圆周运动。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。 鉴于向心加速度的方向是竖直向下的，为此我根据牛顿第二定律F合=ma，总结出样的一个规律：指向圆心的力-背向圆心的力=向心力 注意：向心力的表达式主要有两个和选速度的这个，汽车的速度在这里就可以看成是公式中的线速度了。 移项得 根据牛三定律，汽车对桥的压力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 。 当这个行驶速度越大时，由公式看出来FN越小，即汽车对桥的压力小于汽车所受的重力G,而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。 问题6：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？ 当恰好无压力时，，时，桥面对车无压力车准备飞起来。（动图） 当时，汽车已经脱离桥面，易发生危险（动图） 只有才 ... ...