【精華】高中物理《向心力的實(shí)例分析》的教案

　　作為一名教學(xué)工作者，常常要寫一份優(yōu)秀的教案，借助教案可以有效提升自己的教學(xué)能力。如何把教案做到重點(diǎn)突出呢？下面是小編為大家整理的高中物理《向心力的實(shí)例分析》的教案，歡迎大家分享。

　　教材首先明確提出向心力是按效果命名的力，任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，接著詳細(xì)介紹了火車轉(zhuǎn)彎和汽車過拱橋兩個常見的實(shí)際問題.后面又附有討論與交流，開拓學(xué)生的思維.

　　1.勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析

　�。�1）日常生活中物體做圓周運(yùn)動的例子比較多，受力情況也比較復(fù)雜.在對運(yùn)動物體進(jìn)行受力分析時，一定要分析性質(zhì)力.也就是說，提供物體向心力的既可以是重力、彈力或摩擦力等性質(zhì)力，也可以是它們的合力.

　�。�2）向心力和向心加速度的計算公式既適用于勻速圓周運(yùn)動，也適用于變速圓周運(yùn)動.例如，用細(xì)繩系著小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，在最高與最低這兩個特殊位置，物體所受的合外力全部提供向心力，有關(guān)的計算公式照樣適用.

　　2.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動需要理解兩種情形

　　（1）對沒有物體支撐的小球（如小球系在細(xì)線的一端、小球在圓軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動等）在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動過最高點(diǎn)的臨界條件是：繩子或軌道對小球恰無彈力的作用，即若小球做圓周運(yùn)動的半徑為R，它在最高點(diǎn)的臨界速度 .

　　教學(xué)重點(diǎn)1.理解向心力是一種效果力；

　　2.在具體問題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求解有關(guān)問題；

　　3.具體問題中向心力的來源.

　　教學(xué)難點(diǎn)1.火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運(yùn)動模型的建立；

　　2.關(guān)于對臨界問題的討論和分析.

　　教具準(zhǔn)備投影儀、CAI課件.

　　課時安排1課時

　　三維目標(biāo)

　　一、知識與技能

　　1.會在具體問題中分析向心力的來源；

　　2.引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識分析實(shí)例，使學(xué)生深刻理解向心力的基礎(chǔ)知識；

　　3.熟練掌握應(yīng)用向心力知識分析兩類圓周運(yùn)動模型的步驟和方法.

　　二、過程與方法

　　1.通過對勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力；

　　2.通過勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力；

　　3.運(yùn)用啟發(fā)式問題探索教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索動機(jī)；鍛煉學(xué)生觀察、分析、抽象、建模的解決實(shí)際問題的方法和能力.

　　三、情感態(tài)度與價值觀

　　1.通過對幾個實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析；

　　2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣；

　　3.培養(yǎng)學(xué)生的主動探索精神、應(yīng)用實(shí)踐能力和思維創(chuàng)新意識.

　　教學(xué)過程

　　導(dǎo)入新課

　　1.復(fù)習(xí)勻速圓周運(yùn)動的知識點(diǎn)（提問）

　�。�1）描述勻速圓周運(yùn)動快慢的各個物理量及其相互關(guān)系.

　�。�2）從動力學(xué)角度對勻速圓周運(yùn)動的認(rèn)識.

　　2.直接過渡導(dǎo)入

　　學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最終目的，本節(jié)課通過幾個具體實(shí)例的探討來深入理解相關(guān)知識點(diǎn)并學(xué)會應(yīng)用.

　　推進(jìn)新課

　　一、火車轉(zhuǎn)彎問題

　　［CAI課件］

　　模擬在平直軌道上勻速行駛的火車.提出問題：

　　1.火車受幾個力作用？

　　2.這幾個力的關(guān)系如何？

　�。蹖W(xué)生活動設(shè)計］

　　1.觀察火車運(yùn)動情況.

　　2.畫出受力示意圖，結(jié)合運(yùn)動情況分析各力的關(guān)系.

　�。蹘熒�互動］

　　1.火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力.

　　2.四個合力為零，其中重力和支持力合力為零，牽引力和摩擦力合力也為零.

　�。圻^渡］

　　那火車轉(zhuǎn)彎時情況會有何不同呢？

　　［CAI課件］

　　模擬平彎軌道火車轉(zhuǎn)彎情形.提出問題：

　　轉(zhuǎn)彎與直進(jìn)有何不同？

　　學(xué)生活動：

　　結(jié)合所學(xué)知識討論分析，并對火車受力分析.

　�。蹘熒�互動］

　　1.［思維方法滲透］

　　只要是曲線軌跡就需要提供向心力，并不是非得做勻速圓周運(yùn)動， 中的r指確定位置的曲率半徑.

　�。劢Y(jié)論］

　　轉(zhuǎn)彎時需要提供向心力，而平直路前行不需要.

　　2.受力分析得：需增加一個向心力（效果力），由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而產(chǎn)生的彈力提供.

　�。凵钊胨伎迹�

　　擠壓的后果會怎樣？

　�。蹖W(xué)生討論］

　　由于火車質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大.這樣的話，輪緣和鐵軌之間的擠壓作用力將很大，導(dǎo)致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞.

　�。墼O(shè)疑引申］

　　那么應(yīng)該如何解決這一實(shí)際問題？

　　學(xué)生活動：

　　發(fā)揮自己的想象能力，結(jié)合知識點(diǎn)設(shè)計方案.

　�。厶崾荆�

　　1.設(shè)計方案目的是為了減小彈力.

　　2.錄像剪輯——火車轉(zhuǎn)彎.

　�。蹖W(xué)生提出方案］

　　火車外軌比內(nèi)軌高，使鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上.此時，重力和支持力不再平衡，它們的合力指向“圓心”，提供向心力，從而減輕鐵軌和輪緣的擠壓.

　　［點(diǎn)撥討論］

　　那么什么情況下可以完全使鐵軌和軌緣間的擠壓消失呢？

　�。蹖W(xué)生歸納］

　　重力和支持力的合力正好提供向心力，鐵軌的內(nèi)外軌均不受到擠壓（不需有彈力）.

　�。鄱�量分析］

　　如圖所示，設(shè)車軌間距為L，兩軌高度差為h，轉(zhuǎn)彎半徑為R，質(zhì)量為M的火車運(yùn)行.

　�。蹘熒�互動分析］

　　據(jù)三角形邊角關(guān)系

　　對火車的受力情況（重力和支持力合力提供向心力，對內(nèi)外軌都無擠壓）

　　又因?yàn)棣梁苄?所以sinα=tanα.

　　綜合有 故 又 所以

　�。蹖�(shí)際討論］

　　在實(shí)際中反映的意義是什么？

　　學(xué)生活動：結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

　　實(shí)際中，鐵軌修好后h、R、L一定，又g為定值，所以火車轉(zhuǎn)彎時的車速為一定值.

　�。弁卣褂懻摚�

　　若速度大于 又如何？小于呢？

　�。蹘熒�互動分析］

　　1. （F支與G的合力），故外軌受擠壓對輪緣有作用力（側(cè)壓力），F(xiàn)向=F+F側(cè).

　　2. （F支與G的合力），故內(nèi)軌受擠壓后對輪緣有側(cè)壓力，F(xiàn)向=F-F側(cè).

　　說明：向心力是水平的.

　　二、汽車過拱橋問題

　　1.凸形橋和凹形橋

　　（1）物理模型

　�。弁队埃萑鐖D甲、乙.

　�。�2）因汽車過拱橋是曲線運(yùn)動，故需向心力.

　　2.靜止情況分析

　　學(xué)生活動：

　　結(jié)合“平衡狀態(tài)”受力分析

　�。弁瑢W(xué)積極解答］

　　受重力、支持力，二者合力為零，F(xiàn)壓=G.

　　3.以速度v過橋頂（底）

　�。�1）過凸形橋頂

　　學(xué)生活動：①畫受力示意圖.

　�、诶�用牛頓定律分析F壓.

　�。弁瑢W(xué)主動解答，投影］

　�、倏紤]沿半徑方向受力

　�、谂ｎD第三定律.

　　F壓=FN

　�、�

　�、苡懻摚�

　　由上式知v增大時，F(xiàn)壓減小，當(dāng) 時，F(xiàn)壓=0；當(dāng) 時，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險.

　�。�2）過凹形橋底

　　學(xué)生活動：①畫受力示意圖.

　�、诶�用牛頓定律分析F壓.

　　a.考慮沿半徑受力 .

　　b.牛頓第三定律FN=F壓.

　　C. .

　　d.由上式知，v增大，F(xiàn)壓增大.

　　［拓展討論］

　　實(shí)際中橋都建成哪種拱形橋？為什么？

　�。劾碚撀�(lián)系實(shí)際分析］

　　①實(shí)踐中都是凸形橋.

　�、谠�因F壓＜mg.

　　三、歸納勻速圓周運(yùn)動應(yīng)用問題的解題思路

　　學(xué)生活動：結(jié)合火車轉(zhuǎn)彎問題和汽車過橋問題各自歸納.

　　多媒體課件展示：

　　解題思路

　　1.明確研究對象，分析其受力情況，確定研究對象運(yùn)動的軌道平面和圓心的位置，以確定向心力的方向，這是基礎(chǔ).

　　2.確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力，此為解題關(guān)鍵.

　　3.列方程求解.在一條直線上，簡化為代數(shù)運(yùn)算；不在一條直線上，用平行四邊形定則.

　　4.解方程，并對結(jié)果進(jìn)行必要的討論.

　　課堂小結(jié)

　　1.教師小結(jié)

　　本節(jié)通過幾個典型實(shí)例分析進(jìn)一步認(rèn)識了勻速圓周運(yùn)動的一些特點(diǎn)，以及在實(shí)際問題中的具體應(yīng)用，得出了此類問題的具體解題步驟及注意事項(xiàng).

　　2.學(xué)生歸納

　　分別獨(dú)自按照教師的提示及自己的理解歸納本節(jié)主要知識體系.

　　布置作業(yè)

　　課本P77作業(yè)3、4、5、6.

　　板書設(shè)計

　　活動與探究

　　1.蕩秋千時，你對秋千底座的壓力大小恒定嗎？請你想辦法實(shí)際驗(yàn)證一下，并解釋為什么.

　　2.請觀察一下，建筑工地上用來砸實(shí)地面的“電動夯”工作時的情況：什么時候底座離開地面？什么時候砸向地面？為什么會出這樣的結(jié)果？

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