物理：鲁科版 必修2 4.3 向心力的实例分析 （教案）

1、第三部分是向心力的实例分析三维目标首先，知识和技能1、知道如果一个力或几个力的作用是使物体产生向心加速度，那就是物体的向心力。将分析向心力在具体问题中的来源。2.引导学生应用牛顿第二定律及相关向心力知识分析实例，使学生能够深刻理解向心力的基本知识。3.掌握运用向心力知识分析两种圆周运动模型的步骤和方法。二、过程和方法1.通过匀速圆周运动的案例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析问题和解决问题的能力。2.匀速圆周运动规律也可用于变速圆周运动，突破了特殊性和一般性的辩证关系，提高了学生的分析能力。3.运用启发式问题探究教学方法，激发学生的好奇心和探究动机；训练学生观察、分析、抽象、建模和解决

2、实际问题。第三，情感态度和价值观1、通过对几个例子的分析，让学生明确具体问题必须具体分析。2.激发学生的学习兴趣，培养学生关心身边事物的习惯。3.培养学生的主动探索精神、实践能力和创新思维意识。重点和难点重点：理解匀速圆周运动物体的向心力是由某些力的合力提供的，而不是一种特殊的力；找出向心力的来源，理解和掌握匀速圆周运动中外力提供的向心力，用向心力公式解决与圆周运动有关的实际问题。难点：建立倾斜曲线上列车的圆周运动模型；关键问题中关键条件的确定。教学方法教学、分析、推理和归纳教具讲解列车转弯的物理模型，CAI课件教学过程新课程介绍：分析和解决匀速圆周运动问题，关键是找出向心力的来源。在这节课中

3、，我们用向心力公式来分析几个实际问题。(一)关于向心力来源的综述1、向心力是以力的作用命名的；2.任何一种力或几种力的合力，只要它的作用是使物体产生向心加速度，它就是物体的向心力；3.不能认为匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力外，还受到向心力的作用。(二)例1:列车转弯课件模拟列车在直线轨道上匀速运行，并提问：(1)有多少力作用在火车上？(2)这些力量之间的关系是什么？(学生观察并画出压力分析示意图)师生互动：列车受到重力、支撑力、牵引力和摩擦力的作用，合力为零。过渡：火车转弯时有什么不同？课件模拟平曲线轨道列车的转弯情况，并提出问题：(1)转弯和直走有什么区别？(2)当火车转弯时，它在水

4、平方向做圆周运动。什么力提供了列车做圆周运动所需的向心力？师生互动：内外轨迹等同步向心力的来源分析(用模型解释)(1)此时，火车车轮承受三种力：重力、支撑力和外轨对轮辋的弹力。(2)外轨为轮圈的弹性提供向心力。(3)由于弹性力是由轮缘和外轨挤压产生的，并且由于列车质量大，轮缘和外轨之间的相互作用力很大，容易损坏钢轨。老师的疑问：那么我们应该如何解决这个问题呢？学生活动：充分发挥想象力，根据知识点设计计划。提示：(1)设计方案的目的是降低弹性(2)播放视频列车转弯学生们提出了一个方案：火车的外轨高于内轨，这样铁轨对火车的支撑力就不再垂直了。这时，支撑力和重力不再平衡，合力指向“ce”学生得出结论

5、，在转弯时应选择内轨和外轨之间合适的高度差，这样转弯时所需的向心力完全由重力G和支撑力FN提供，这样外轨就不会被轮辋挤压。师生互动：教师在画画的同时进行定量分析和总结(过程省略)(三)例2:汽车穿过拱桥(通过学生阅读、讨论和总结)问题：质量为m的汽车在拱桥上以速度v行驶，桥面的圆弧半径为r，因此计算出汽车通过桥梁最高点时桥面上的压力。分析：以汽车为研究对象，对汽车进行受力分析：汽车在垂直方向上受到重力G和桥梁对汽车的支撑力F1的影响，这两种力的合力提供向心力，向心力向下建立关系表达式：因为桥梁上的支撑力和汽车的压力是一对作用力和反作用力，所以(1)当v=，F=0时(2)当0 v 时，0 时，汽

6、车将脱离桥面，造成危险。摘要：虽然在上述过程中，汽车并没有匀速圆周运动，但我们仍然使用匀速圆周运动的公式。原因是向心力与向心加速度之间是一种瞬时对应关系，即使在变速圆周运动中，牛顿第二定律在某一时刻也成立，所以向心力公式仍然适用。(4)垂直面内的圆周运动过渡：教师演示“水流星”并提问问题：最高点水的压力是多少？什么是向心力？问题：最低点水的压力是多少？什么是向心力？问题：保证水不流出的最小速度是多少？学生讨论：整体压力的最高点和最低点。师生互动：圆周运动能通过垂直面最高点的临界条件；1.用绳子捆住水桶，让它转一圈。当水桶里的水刚好经过最高点时，它就满了足部弹性F=0，重力提供向心力mg=m，临

7、界速度v0=只有当铲斗速度vv0时，它才能通过最高点2.如果用杆固定球，使球绕杆的另一端循环运动并通过最高点，因为重力可以通过杆给它的向上的支撑力来平衡，临界速度v0=0可以从镁-氟=米=0得到当速度v0时，球可以通过最高点。3.当球通过圆形轨道外侧的最高点时，mg-f=m，当F=0时，临界速度v0=只有当球的速度vv0时，它才能通过圆形轨道外侧的最高点。(5)总结匀速圆周运动应用的解题步骤1.确定研究对象，确定它在哪个平面上做圆周运动，并找到圆心和半径。2.确定研究对象在某一位置的状态，进行具体的应力分析，并分析哪些力提供向心力。3.建立以向心方向为正方向的坐标，求出向心方向的合力，根据向心力公式，推导出方程。4.解出方程，必要时讨论结果。(6)课堂讨论1、教材思考与讨论”2