高中必修第二册《4 生活中的圆周运动》优质课教案下载

高中必修第二册《4 生活中的圆周运动》优质课教案教学设计下载

【科学探究】通过轻绳、轻杆物理模型的巩固 ，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．对离心运动的理解和处理。

PPT

【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？

【新课讲授】

一、火车转弯

如果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。但是，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（图 6.4-3），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。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。

★汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?

二、汽车过拱形桥

汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。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。

★汽车过凹形桥时，在最低点时，车对桥的压力又怎样？

三、航天器中的失重现象地球可以看作一个巨大的拱形桥（图 6.4-6），桥面的半径就是地球的半径 R（约为 6 400 km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力 G ＝ mg，地面对它的支持力是 FN 。

根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是 0 ？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？

四、离心运动做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向。但是物体没有飞出去，这是因为向心力在拉着它，使它与圆心的距离保持不变。一旦向心力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去。

除了向心力突然消失这种情况外，在合力不足以提供所需的向心力时，物体虽然不会沿切线飞去，也会逐渐远离圆心（图 6.4-7）。这里描述的运动叫作离心运动。

★离心运动的 防止和应用