2.3 生活中的圆周运动 教案

《生活中的圆周运动》教学设计 教学目标： 通过生活中典型的圆周运动实例分析，深化对圆周运动中运动与相互作用观念的理解。 引导学生培养从生活中发现问题，并依据问题构建物理模型，应用物理知识结合实际分析现象背后的物理原理的能力，培养学生的科学思维和科学探究能力。 培养学生从典型实例中抽象出物理模型，深化对模型的认识和理解，灵活应用模型解决实际圆周运动问题的能力。 通过分析生活中的典型实例，培养学生的科学态度和责任感。 教学重点： 分析实例，依据问题建构物理模型； 牛顿运动定律在圆周运动中的应用。 教学难点： 应用物理知识结合实际分析现象背后的物理原理 教学方法： 通过分析典型实例，“讨论与交流”，组织学生开展探究式学习，引导学生建构物理模型。 课时安排：2课时 情境引入： 在公路的弯道处，常会挂有减速标志牌，这是什么缘故？（图片） 新课教学： 公路弯道：汽车在弯路上行驶，可认为是在水平方向上做圆周运动。 【思考问题】如图所示，汽车在水平圆弧路面上做匀速圆周运动。你能确定汽车向心加速度的方向吗？理由是什么？ 思考：（1）图中的汽车受到哪几个力的作用？什么力提供了向心力？ 向心力由车轮与路面间的静摩擦力提供. （2）请利用已学知识，分析汽车做匀速圆周运动的最大速度与什么因素有关？ 根据牛顿第二定律： 解得汽车转弯的速度大小为： 所以汽车做匀速圆周运动的最大速度与最大静摩擦力有关。 【思考问题】如图所示，如图所示，汽车在外高内低的圆弧路面上做匀速圆周运动，你能确定汽车轨道所在平面和向心加速度的方向吗？理由是什么？ 思考：（1）若图中的汽车相对地面既没有向外，又没有向里运动的趋 势，此时汽车受到哪几个力的作用？向心力的来源是什么？此时汽车 做匀速圆周运动的速度是由什么因素决定的？ 根据牛顿第二定律： 解得汽车转弯时的速度大小为： 所以汽车做匀速圆周运动的速度与路面的倾角有关 【讨论与交流】汽车在外高内低的弯道处转弯时，如果速度的大小不等于，此时由哪些力的合力提供向心力？汽车转弯的速度又受到什么因素的制约？ 若，汽车有向外侧滑的趋势，此时汽车受到指向弯道内侧的静摩擦力； 若，汽车有向内侧滑的趋势，此时汽车受到指向弯道外侧的静摩擦力。 铁路弯道 【思考问题】火车转弯时，如何确定圆周运动的平面和圆心、向心加速度的方向？向心力的来源是什么？ 思考：（1）为什么火车的轮子都有突出的轮缘，有何作用？ 可以起到限定方向的作用。 若轮缘与轨道没有接触，车轮与轨道间的摩擦力与火车所受重力相比可忽略不计，此时火车受几个力的作用？向心力的来源是什么？此时火车运行的速度由什么因素决定？ 根据牛顿第二定律： 解得火车转弯时的速度大小为： 如果火车速度大于或小于（2）中求得的速度，会出现什么情况？ 若，火车有向外侧滑的趋势，此时火车轮缘对外侧轨道有挤压； 若，汽车有向内侧滑的趋势，此时火车轮缘对内侧轨道有挤压。 拱形与凹形路面 提出问题：当你乘汽车经过拱形路面，你有什么感受？ 【思考问题】汽车经过拱形路面时，拱形路面近似看成以一个圆弧，汽车经过拱形路面的运动可看做圆周运动。设质量为的汽车以速度大小为通过拱形路面最高点，拱形路面的半径为，分析此时汽车对拱形路面最高点压力的大小。 根据牛顿第二定律： 解得汽车受到的支持力： 根据牛顿第三定律，汽车对拱形路面最高点的压力为： 拓展：汽车经过拱形路面任意位置，汽车对路面的压力。 【讨论与交流】当汽车经过拱形路面时高速行驶，请分析 提出问题：当你乘汽车经过凹形路面，你有什么感受？ 【思考问题】汽车经过凹形路面时，凹形路面近似看成以一个圆弧，汽车经过凹形路面的运动可看做圆周运动。设质量为的汽车速度大小为通过 ... ...