4.生活中的圆周运动 课标准 素养目标 1.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。 2.了解生产生活中的离心现象及其产生的原因。 1.向心力、向心加速度的概念,离心观象。 (物理观念) 2.向心力来源的分析及牛顿第二定律的应用。 (科学思维) 3.(1)火车转弯的轨道特点及向心力来源分析。 (2)凸、凹形桥问题中向心力来源分析,航天器中的失重现象分析。 (科学探究) 4.从生活实例中抽象出圆周运动模型,并进行推理探究。 (科学态度与责任) 高端教学引领 【教学建议】 1.火车转弯: 任务 建议 弯道的特点 通过视频感知火车弯道的特点,结合受力分析,进一步分析弯道设计原理 2.汽车过拱形桥: 任务 建议 拱形桥上的受力 通过受力分析结合牛顿第二定律,寻找支持力的表达式 3.航天器中的失重现象和离心运动: 任务 建议 航天器中的失重现象 播放太空授课视频,观察航天器内航天员的状态,分析航天员为什么处于飘浮状态 离心现象 根据供需关系,引导学生寻找离心现象产生的条件 【情境导引】 短道速滑运动员在比赛中通过弯道时如果不能很好地控制速度,将发生侧滑,摔离正常比赛路线。 问题导引: (1)发生侧滑时人受到的合力向背离圆心吗 (2)发生侧滑时人受到的合力大于所需要的向心力吗 (3)发生侧滑的原因是什么 课前自主学习 1.火车转弯: (1)运动特点:火车在弯道上运动时可看作圆周运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,需要很大的向心力。 (2)轨道设计:转弯处外轨高(选填“高”或“低”)于内轨,火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的向是斜向弯道内侧,它与重力的合力指向圆心,为火车转弯提供一部分向心力。 (3)向心力的来源:依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由支持力和重力的合力来提供。 2.汽车过拱形桥: 任务驱动:汽车匀速通过凹形桥的最低点时,汽车对路面的压力等于重力吗 提示:汽车对路面的压力大于重力。 (1)向心力来源:汽车过拱形桥时做圆周运动,所需向心力由重力和桥面的支持力的合力提供。 (2)拱形桥上的受力特点。 ①凸形桥最高点。 向心力:F向=G-FN=m;支持力:FN=G-mG。 v越大,则FN越大。 3.航天器中的失重现象: (1)航天器中物体的向心力:由物体的重力和航天器的支持力提供,即G-FN=m。 (2)当航天器的速度v=时,FN=0,此时航天器中的航天员及其内部物体均处于完失重状态。 4.离心运动: (1)定义:物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动。 (2)发生离心的条件:合力突然消失或不足以提供向心力。 (3)应用:洗衣机脱水、离心水泵、制造无缝钢管。 (4)防止:汽车转弯时要限速;转速很高的砂轮和飞轮不得超过其允许的最大转速。 【易错辨析】 (1)铁路的弯道处,内轨高于外轨。 ( ) (2)火车转弯时的向心力一定是重力与铁轨支持力的合力提供的。 ( ) (3)汽车驶过拱形桥顶部时,对桥面的压力小于汽车的重力。 ( ) (4)汽车行驶至凹形桥底部时,对桥面的压力大于汽车的重力。 ( ) (5)做离心运动的物体可以沿半径向向外运动。 ( ) 提示:(1)×。铁路的弯道处,外轨高于内轨。 (2)×。火车转弯时的向心力可能是由重力、铁轨支持力和火车的轮缘与铁轨的弹力的合力提供的。 (3)√ (4)√ (5)×。做离心运动的物体要沿着圆周切线向向外运动。 课堂合作探究 主题一 火车转弯 任务1 铁路弯道 【生活情境】 如图为正在转弯的火车,可认为火车转弯时,实际是在做圆周运动,因而需要向心力。 【问题探究】 (1)如果铁路弯道的内外轨一样高,火车在转弯时的向心力由什么力提供 会导致怎样的后果 提示:如果铁路弯道的内外轨一样高,火车在竖直向所受重力与支持力平衡; 其向心力由外侧车轮的轮缘挤压 ... ...
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