《生活中的圆周运动》教学设计

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课

教

学

主

要

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程、

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课

教

学

主

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程

课堂板书

（采用黑板加以的板书加以提炼）

（一）水平面内的圆周运动（以火车过弯道为例）

观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片，请学生注意观察铁轨弯道的特点和火车车轮的特殊结构（问题学案中体现）

问题1：请根据你所了解的以及你刚才从图片中观察到的情况，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，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力有那些力提供。

在此基础上，引导学生进行弊端分析，提出下面的问题

问题3：火车的质量很大，行驶的速度很大，如此长时间后，对轨道和列车有什么影响？如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢？

再次展示火车转弯时候的图片，提醒学生观察轨道的情况。

学生讨论后总结：

1．如果在转弯处使外轨道略高于内轨道，火车受力不是竖直的，而是斜向轨道的内侧。它与重力的合力指向圆心，成为使火车转弯的向心力。

2．如果根据转弯半径R和火车行驶速度v适当调整内外轨道的高度差，使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供，这样外轨道就不再受轮缘的挤压了。

思维拓展极其应用：

山区铁路弯道过多，能否大面积提速？赛车影片中，若减少水平弯道事故，你怎样设计弯道中的路面？你观察过高速路转弯处路面的情况 点拨 高速路面上也是外高内地，并且超车道比主车道更加倾斜。

（二）竖直平面内的圆周运动（最高点和最低点）汽车过桥为例

实例分析 展示图片 拱形桥 凸形桥 平直桥

以凸形桥为例

通过提问，引导学生进入状态。

问题1：如果汽车在水平路面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？（学案中体现）

问题2：如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，桥面受到的压力如何？（学案中体现）

引导学生分析受力情况，并逐步求得桥面所受压力。

分析过程：

确定研究对象；

分析汽车的受力情况；

找圆心；

确定F合即F向心力的方向；

根据牛顿第二定律列方程，得出结论。

问题3：根据上式，结合前面的问题你能得出什么结论？（学案中体现）

A．汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg；

B．汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。

问题4：试分析如果汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？（学案中体现）

当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当达到时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。

问题5：如果汽车的速度比 更大呢？汽车会怎么运动？（提示，此时汽车受力、速度、加速度如何）（学案中体现）

汽车以大于或等于的速度驶过拱形桥的最高点时，汽车与桥面的相互作用力为零，汽车只受重力，又具有水平方向的速度的，因此汽车将做平抛运动。

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？（学案中体现）

问题8：前面我们曾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高点，凹形桥的最低点分别处于哪种状态？（学案中体现）

强调：汽车做的不是匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。

（三）课堂小结 请同学来完成，教师进行适当补充

学生回答不完整时，老师及时补充

老师语言：通过本节课的学习，同学们对正确判断向心力的来源有了更清晰的认识，从而我们可以引用牛顿第二定律更加从容的解决圆周运动的问题。

设计意图：老师用赞赏的目光看待学生的总结，用抑扬顿挫的语言，结束新课，这样和学生进行了一次情感交流，更容易在感情上共鸣。

（四）拓展训练

质量为M=2．0X104KG的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径为20M，如果桥面承受的压力不得超过3．0×105N，则

汽车允许的最大速率是多少？

若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？

最容易发生爆胎的点是？

（五）布置作业

思考与讨论

地球可以看作一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶，不断加速。请思考：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？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？

问题与练习

第3题

设计意图：开阔学生的思路，增进学生的想象力，通过思维的拓展和应用，使得学生的思维品质得到提高，为进一步探索新知识 、解决新问题开辟更广阔的渠道。

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教学之法 贵在引导 要在转化 妙在开窍，通过情景分析 ，层层设问激疑，使得学生的思维动起来，体现教师主导，学生主体