高中物理渗透法制教育教案. 5页

生活中的圆周运动（渗透法制教育教案）盘县华夏中学物理组曹乾中【教学目标】k知识与能力①在变速岡周运动中，能用向心力和向心加速度的公式求敁高点和鉍低点的向心力和14心加速度。培养综合应用物理知识解决问题的能力。②会在具体W题中分析向心力的來源。③掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平而、竖直而的问题.2.过程与方法通过向心力的实例分析，体会向心力的来源，并能结合ft体情况求岀相关的物理量。关注匀速圆周运动在生活生产中的应用。3、情感态度与价值观通过解决生活、生产屮圆周运动的实际问题，养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯，通过教师的引导，让学生知道超速行车对£1己和社会的危害，增强学生的安全意识和法律意识【教学重点】1、掌握匀速圆周运动的昀心力公式及与圆周运动奋关的儿个公式2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例【教学难点】玴解做匀速圆周运动的物体受到的句心力是由某几个力的合力提供的，而不是-•种特殊的力。【教学过程】一、引入新课教师活动：a习匀速岡周运动知识点（提问）①描述匀速圆周运动快慢的各个物理景及艽相互关系。②匀速圆周运动的特征？合力就是叫心力，产生叫心加速度只改变物体速度的方向，方向始终指叫圆心;F=m—=mrw2=m4/r速度大小不变，方向时刻改变;加速度大小不变，方向时刻改变；大小:③匀速圆周运动的物体力学特点合力是向心力，向心力是怎样产生的？分析以下几种情况的受力情况。导入学以致川是学的敁4（=1的，迕生活中行敗參运动课件展示：赛车转弯、过山车、航天员\n本节课通过儿个具体实例的探H来深入理解相关知识点并学会应用。（学习鬥标）二、新课教学（一）水〒面内的匀速圆周运动（火车转弯问题）观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列阁片，请学生注意观察问题1:请根椐你所了解的以及你刚才从阁片屮观察到的情况，说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？（轨道将两车轮的轮缘卡在里面。）问题2:如果内外轨一•样高，火车转弯吋做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力有那些力提供。问题3:火车的质景很人，行驶的速度很人，如此长吋间后，对轨道和列车奋什么影响？如何改进才能够使轨道和轮缘不界易损坏呢？（当内外轨一样高时，铁轨对火车竖Hh'd上的支持力和火车重力平衡向心力由铁轨外轨的轮缘的水平弹力产生.这种情况下铁轨容易损坏.轮缘也容易损坏）探究活动：冉次展示火车转弯时候的图片，提醒学生观察轨道的情况。分析：当外轨比内轨高吋，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供句心力，可以减轻轨和轮缘的挤压。最佳情况足向心力恰好山支持力和秉力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力.,①受力分析：如图所示火车受到的支持力和重力的合力的水平指14圆心，成为使火车拐弯的向心力.②动力学方程：根据牛顿第二定律得mgtan0=m芄中r是转弯处轨道的半径，％是使A外轨均不受力的敁佳速度.①分析结论：解上述方程可知=rgtan0可见，最佳情况是山％、r、e共同决定的.当火午:实际速度为v吋，可有三种可能，当V=vo时，内外轨均不受侧向挤压的力；当V〉％时，外轨受到侧昀挤汛的力（这时句心力增人，外轨提供一部分力）；当v<~时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）.教师提问：那么如果汽车是在水平公路上拐弯时，做圆周运动的向心力又是由什么力\n提供的呢？学生思考后可以得到：此时的向心力是由静摩擦力提供教师：因为静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦，如果汽车转弯时速度过大，那么它做圆周运动所需要的向心力就会超过最大静摩擦（即摩擦力不足以提供向心力），现在汽车将怎么运动？学生思考与讨论后可以得出：此时汽车将向弯道外侧滑行，就会冲出弯道汽车冲出路面，就会造成很多交通事故，对他人和自身的生命财产安全都会造成不可估量的损失，所以同学们以后骑车或是开车的时候一定不能超速行驶，走路的同学也尽量别走弯道的外侧，\n例1:铁路转弯处的圆弧平•径是1435m,内外轨的叫距为1.435m规定火车通过这里的速度是72k.n/h,内外轨的高度差应为多少冰能使轨道不受轮缘的挤压？总结：物体在水平而的匀速圆周运动，从力的角度看其特点是合外力的方A—定在水平方叫上，由于重力方句在竖直方h'd,因此物体除了重力外，至少再受到一个力，才有可能使物体产生在水平面匀速圆周运动的向心力.思维拓展极其应用：还有哪些实例和这一模型相M?ft行车转弯，高速公路上汽车转弯、特技摩托表演（视频简单演示）等等.（二）竖直乎面内的圆周运动（最高点和最低点）（展示图片拱形桥凸形桥平直桥）通过提问，引导学生进入状态。问题1:如果汽车在水平路Iflf上匀速行驶或静止时，在竖直方向上受力如何？如果汽车在拱形桥顶点静止时，桥面受到的压力如何？⑹题2:如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的蝻高点的时候，桥面受到的压力如何？引导学生分析受力情况，并逐步求得桥而所受压力。问题3:根裾上式，结合前面的问题你能得出什么结论？A.汽车对桥面的压力小于汽车的重力/収；B.汽车行驶的速度越大，汽车对桥則的压力越小。问题4:试分析如果汽车的速度不断增人，会奋什么现象发牛.呢？当速度不断增大的吋候，压力会不断减小，当达到某一速度吋，汽车对桥面完全没冇压力，汽车“飘离”桥面。W题5:如果汽车的速度比临界更人呢？汽车会怎么运动？汽车以大于或等于临界的速度驶过拱形桥的最高点吋，汽车与桥面的相互作用力为零，汽车只受重力，乂具奋水方的速度的，因此汽车将做〒抛运动。问题7:如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？问题8:前而我们锷经学习过超重和失重现象，那么试利用“超、失重”的观点定性分析汽车在拱形桥最窈点，PI形桥的最低点分别处于哪种状态？总结：物体在竖直面的圆周运动，要求掌握的足在最高点和最低点的情况，从力的角度看：在最低点，物体除了重力外，还必须受到一个竖直向上的压力.在最高点，重力可以提供M心力，即n）g=mV0v（）是最高点的临界速度（可以是最大值，也可以是最小值），根据在最高点接触物体的特点，可能再提供竖直向上的力，也可能再提供竖直向下的力，要具体情况具体分析。教师：因为现在，骑摩托车和电动车上学的同学很多，大家思考一下，如果我们骑车速度过快通过拱形桥的时候会出现什么情况？学生：车会飞起来教师：那么我们骑车的同学是靠什么来控制这个车的呢？如果这个车在天上飞了，你还能让他拐弯或者减速吗？学生：通过思考和讨论，可以得出结论，之所以能控制车，是因为有车轮了地面的摩\n擦力，如果汽车飞起来了，那么就无法控制汽车或摩托车了。教师：不能控制车的话，那将是很危险的并且我们的路面并不是完全的平直的，很多看上去很平的路面其实也会有突出或是凹陷的地方，就相当于很多拱形桥或凹形桥，如果骑车速度过大，那么我们的车很可能就会离开地面，不受控制，很容易撞伤或是撞死自己和别人，对我们的生命财产安全带来极大地威胁，所以我们一定要遵守交通法律法规，不能超速行驶！