秋山东省泰安市肥城市第三中学高中物理人教必修2学案：5.7《生活中的圆周运动》.doc
高中物理必修二教案-5.7生活中的圆周运动36-人教版
《生活中的圆周运动》教学设计《生活中的圆周运动》教学设计一.地位与作用向心力知识是高中物理的重要内容，在分析各类曲线运动中有重要应用。
二.学情分析学生通过前几节的学习，已初步掌握了圆周运动相关知识，但在一些关键概念上，还存在一些模棱两可的地方，对力和运动关系的理解不深刻、不透彻。
重点：向心加速度和向心力的概念难点：受力分析、具体现象中向心力的来源三.教学目标知识与能力：学习圆周运动相关知识，深刻理解圆周运动基本概念和基本规律。
过程与方法：提高学生灵活运用知识的能力，提高学生面对具体现象，综合分析问题的能力。
情感态度与价值观：通过几个物理实验和现象，让学生在真实的物理情境中寻找思路和线索，提高学生物理思维，激发学生物理兴趣。
四．内容设置与方案本节课通过分析几个物理现象和实验，学习水平面内匀速圆周运动的知识，促进学生对于各种情况下向心力来源的理解。
五.教学过程1、课堂引入利用酒杯实验引入，让学生产生疑惑，激发学生学习圆周运动知识的兴趣。
教师引导：这里有一个杯子和一个玻璃球，用竖直倒立的杯子可不可以将小球提起来？如果换2号杯子，还能做成功吗？2、基础知识复习复习圆周运动基本公式，复习两个运动学关系。
向心力的概念和意义：这里有根绳子悬挂一个小球，小球在水平面内做匀速圆周运动，小球受几个力？除了这两个力以外，还受一个向心力吗？3、探究活动（一）问题1：为什么1号杯可以提起小球，2号杯到底可不可以？请学生解释。
问题2：请同学们仔细观察3号杯子的形状，判断3号杯可不可以。
学生回答完后，请学生试做一遍。
提问：为什么3号杯理论上可以，实际很难，学生受力分析，写出合力的表达式，比较合力和角速度的大小。
再引导学生解释为什么3号杯很难成功，因为3号杯要求角速度很大。
分析完后再请学生上来挑战。
问题3：杂技：飞车走壁，摩托车能够在几乎竖直的墙壁上骑行。
演示实验：电动小车在大桶内侧飞车走壁。
提问：两个杂技演员在同一侧壁飞车走壁，他们的轨道半径不同，现在他们想挑战一个项目：在不同的水平轨道上齐头并进，理论上可不可能？4、探究活动（二）问题1：怎样才能尽量不被甩出去教师引导语：这是一个叫魔盘的游戏，转盘上躺着很多人，转盘转得越来越快，陆续有人飞出去。
人教版高中物理必修二教案：5.7生活中的圆周运动
课题第七节生活中的圆周运动授课时间教学目标知识与技能1.会在具体问题中分析向心力的来源；2.会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题。
过程与方法1.通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用；2.通过对离心现象的实例分析，提高综合应用知识解决问题的能力；情感态度与价值观通过对实例的分析，建立具体问题具体分析的科学观念.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．对变速圆周运动的理解和处理。
课程类型新授课教学方法讲授法、归纳法教学工具多媒体辅助教学过程导入新课向心力是按效果命名的力，任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。
根据研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。
对于变速圆周运动，向心力是沿半径方向的合力提供的。
教学内容一、汽车转弯①在水平路面上转弯汽车在水平路面上转弯时的向心力也来源于地面的静摩擦力，根据向心力公式有F=F1=mu2/r转弯时所需的向心力与转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力不能满足转弯需要时汽车将向外滑出并翻转。
②在倾斜路面上转弯汽车在倾斜路面上转弯时，重力和支持力的合力可提供一部分向心力。
设汽车与路面间的静摩擦力为F1，则有：F N cosθ=F1sinθ+mgF N sinθ+F1cosθ=mu2/r消去F N后得：F1=mu2cosθ/r- mgsinθ弯道的路面修好以后，r、θ为定值，因而F1的数值与v有关，当速率v合适时，可使F1等于零，这时mg与F N的合力恰好提供转弯时所需的向心力，这时的速率叫做规定速率v0，可解得v0＝√grtanθ。
二、火车弯道的设计①在水平路面上转弯火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。
火车的车轮上有突出的轮缘，如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力。
人教版高中物理必修二教案：5.7 生活中的圆周运动
生活中的圆周运动班课教案【学习目标】1、能够根据圆周运动的规律，熟练地运用动力学的基本方法解决圆周运动问题。
2、学会分析圆周运动的临界状态的方法，理解临界状态并利用临界状态解决圆周运动问题。
3、理解外力所能提供的向心力和做圆周运动所需要的向心力之间的关系，以此为根据理解向心运动和离心运动。
知识回顾：1. 圆周运动的条件？答：受力方向与速度方向垂直2. 圆周运动的关于线速度，角速度，周期的向心力的表达式？答：22224ωπmr Tmr r v m F ===3. 圆周运动的总体分类？答：水平面的圆周运动和竖直面的圆周运动知识点一、静摩擦力提供向心力的圆周运动的临界状态水平面上的匀速圆周运动，静摩擦力的大小和方向：物体在做匀速圆周运动的过程中，物体的线速度大小不变，它受到的切线方向的力必定为零，提供向心力的静摩擦力一定沿着半径指向圆心。
这个静摩擦力的大小2f ma mr ω==向，它正比于物体的质量、半径和角速度的平方。
当物体的转速大到一定的程度时，静摩擦力达到最大值，若再增大角速度，静摩擦力不足以提供物体做圆周运动所需要的向心力，物体在滑动摩擦力的作用下做离心运动。
临界状态：物体恰好要相对滑动，静摩擦力达到最大值的状态。
此时物体的角速度rgμω=（μ为最大静摩擦因数），可见临界角速度与物体质量无关，与它到转轴的距离有关。
水平面上的变速圆周运动中的静摩擦力的大小和方向：无论是加速圆周运动还是减速圆周运动，静摩擦力都不再沿着半径指向圆心，静摩擦力一定存在着一个切向分量改变速度的大小。
如图是在水平圆盘上的物体减速和加速转动时静摩擦力的方向：（为了便于观察，将图像画成俯视图）例题1.如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A 、B 两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）A ．B 的向心力是A 的向心力的2倍B ．盘对B 的摩擦力是B 对A 的摩擦力的2倍C ．A 、B 都有沿半径向外滑动的趋势D ．若B 先滑动，则B 对A 的动摩擦因数A μ小于盘对B 的动摩擦因数B μ 【答案】BC【解析】因为A 、B 两物体的角速度大小相等，根据2n F mr ω=，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，则向心力相等；对A 、B 整体分析，22B f mr ω=，对A 分析，有2A f mr ω=，知盘对B 的摩擦力是B 对A 的摩擦力的2倍，则B 正确；A 所受的摩擦力方向指向圆心，可知A 有沿半径向外滑动的趋势，B 受到盘的静摩擦力方向指向圆心，有沿半径向外滑动的趋势，故C 正确；对AB 整体分析，222B B mg mr μω=，解得：B B grμω=A 分析，2A A mg mr μω=，解得A A grμω=B 先滑动，可知B 先到达临界角速度，可知B 的临界角速度较小，即B A μμ<，故D 错误。
高中物理 5.7生活中的圆周运动学案 新人教版必修2
第7节生活中的圆周运动班级学号姓名成绩【学习目标】（1）进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源。
（2）知道什么是离心现象及物体做离心运动的条件。
【重点难点】具体问题中向心力来源的分析以及利用向心力表达式解决实际问题。
【课堂导学】一、火车转弯问题1、火车车轮与铁轨的构造是怎样的？2、如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。
3、实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？4、当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差h如何确定？二、汽车过拱桥问题1、汽车在拱桥上以速度v前进，汽车的质量为m，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？2、延伸：如果汽车以速度v通过凹形桥，汽车的质量为m，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最低点时对桥面的压力？三、航天器中的失重现象1、阅读教材28页“思考与讨论”中提出的问题情境，用学过的知识加以分析，画出受力分析图，尝试解答。
2、上面“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞行中。
假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球作匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面的重力。
此时飞船的速度为Rg。
试求座舱对宇航员的支持力？通过求解，你可以得出什么结论？3、知识链接：几个重要的圆周运动模型①轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的最小速度。
②轻杆固定一小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的最小速度。
③小球沿竖直平面内光滑圆环的内侧做圆周运动，最高点的最小速度。
四、离心运动：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢？五：小结1、火车转弯：转弯处要选择内外轨适当的，使转弯时所需的向心力完全由和来提供，这样就不受轮缘的挤压了。
2、汽车过桥：汽车过桥的最高点时对桥面的压力。
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所以
学海无涯 v2 R＝μg 。
可见 R＝2s，司机还是采取刹车较好。
【学习反思】
火车转弯时，如果对轨道没有侧向压力，此时的受力特点和圆锥摆的受力特点是否相似？汽车 过拱形桥时，超重还是失重？
学海无涯
思考： 1、如果铁轨修好了，那么，弯道的半径和内外轨的高度差就是一定的了，若要对轨道没有挤压， 则要按照规定的行驶速度行使。
1 若是超过规定行使速度，则需要的向心力比按规定行驶时
，哪侧的轨道受到挤压？
2 若是小于规定行使速度，则需要的向心力比按规定行驶时
， 哪侧的轨道受到挤压？
2、赛车中，若要减少弯道事故，怎样设计弯道的路面？高速路转弯处路面是怎么设计的？摩托 车转弯时车身为什么要适当倾斜？
思考：物体做离心运动是因为受到离心力吗？
2、离心运动的防止： 在水平公路上行驶的汽车转弯时 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯 时速度过大，所需向心力 F 大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在 公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。
4 根据向心力公式列方程求解。 【学习过程】
一、铁路的弯道 阅读课本，观察铁轨弯道的特点和火车车轮的结构特点。 问题 1：若转弯处内外轨一样高，火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢？ 这样设计有什么缺点?
问题 2：如果在弯道处外轨高于内轨，火车过弯道时需要的向心力由什么力来提供 作出受力图。这样设计有什么优点？
1 汽车对度越大，汽车对桥面的压力越
(填大或小)
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？:
2、凹形桥 如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？比汽车的重力大些还是小些？
高中物理 5.7《生活中的圆周运动》教学设计 新人教版必修2(1)
7 生活中的圆周运动整体设计圆周运动是生活中普遍存在的一种运动.通过一些生活中存在的圆周运动，让学生理解向心力和向心加速度的作用，知道其存在的危害及如何利用.通过对航天器中的失重想象让学生理解向心力是由物体所受的合力提供的，任何一种力都有可能提供物体做圆周运动的向心力.通过对离心运动的学习让学生知道离心现象，并能充分利用离心运动且避免因离心运动而造成的危害.本节内容着重于知识的理解应用，学生对于一些内容不易理解，因此在教学时注意用一些贴近学生的生活实例或是让学生通过动手实验来得到结论.注意引导学生应用牛顿第二定律和有关向心力知识分析实例，使学生深刻理解向心力的基础知识；熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的步骤和方法.锻炼学生观察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和能力；培养学生的主动探索精神、应用实践能力和思维创新意识.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向心力，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.对变速圆周运动的理解和处理.课时安排1课时三维目标知识与技能1.知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是圆周运动的物体所受的向心力，会在具体问题中分析向心力的来源.2.能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例.3.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度.过程与方法1.通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力.2.通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力.3.通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力.情感态度与价值观培养学生的应用实践能力和思维创新意识；运用生活中的几个事例，激发学生的学习兴趣、求知欲和探索动机；通过对实例的分析，建立具体问题具体分析的科学观念.教学过程导入新课情景导入赛车在经过弯道时都会减速，如果不减速赛车就会出现侧滑，从而引发事故.大家思考一下我们如何才能使赛车在弯道上不减速通过？课件展示自行车赛中自行车在通过弯道时的情景.根据展示可以看出自行车在通过弯道时都是向内侧倾斜，这样的目的是什么？赛场有什么特点？学生讨论结论：赛车和自行车都在做圆周运动，都需要一个向心力.而向心力是车轮与地面的摩擦力提供的，由于摩擦力的大小是有限的，当赛车与地面的摩擦力不足以提供向心力时赛车就会发生侧滑，发生事故.因此赛车在经过弯道时要减速行驶.而自行车在经过弯道时自行车手会将身体向内侧倾斜，这样身体的重力就会产生一个向里的分力和地面的摩擦力一起提供自行车所需的向心力，因此自行车手在经过弯道时没有减速.同样道理摩托车赛中摩托车在经过弯道时也不减速，而是通过倾斜摩托车来达到同样的目的.下面大家考虑一下，火车在通过弯道时也不减速，那么我们如何来保证火车的安全呢？ 复习导入1.向心加速度的公式：a n =r v 2=r ω2=r(Tπ2)2. 2.向心力的公式：F n =m a n = m R v 2=m r ω2=mr(Tπ2)2. 推进新课一、铁路的弯道课件展示观察铁轨和火车车轮的形状.讨论与探究火车转弯特点：火车转弯是一段圆周运动,圆周轨道为弯道所在的水平轨道平面.受力分析，确定向心力（向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供）. 缺点：向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供，由于火车质量大，速度快，由公式F 向=mv 2/r ，向心力很大，对火车和铁轨损害很大.问题：如何解决这个问题呢？（联系自行车通过弯道的情况考虑）事实上在火车转弯处，外轨要比内轨略微高一点，形成一个斜面，火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的.强调说明：向心力是水平的.F 向= mv 02/r = F 合= mgtan θv 0=θtan gr（1）当v= v 0，F 向=F 合内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力.(2）当v ＞v 0，F 向＞F 合时外轨道对外侧车轮轮缘有压力.（3）当v ＜v 0，F 向＜F 合时内轨道对内侧车轮轮缘有压力.要使火车转弯时损害最小，应以规定速度转弯，此时内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力.二、拱形桥课件展示交通工具（自行车、汽车等）过拱形桥.问题情境：质量为m 的汽车在拱形桥上以速度v 行驶，若桥面的圆弧半径为R ，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力.通过分析，你可以得出什么结论？画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力.思路：在最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力；由牛顿第三定律求出桥面受到的压力F N ′=G Rmv 2- 可见，汽车对桥的压力F N ′小于汽车的重力G ，并且，压力随汽车速度的增大而减小. 思维拓展汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大还是小呢？学生自主画图分析，教师巡回指导.课堂训练一辆质量m=2.0 t 的小轿车，驶过半径R=90 m 的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10 m/s 2.求：（1）若桥面为凹形，汽车以20 m/s 的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以10 m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？解答：（1）汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力F 和阻力f.在竖直方向受到桥面向上的支持力N 1和向下的重力G=mg ，如图所示.圆弧形轨道的圆心在汽车上方，支持力N 1与重力G=mg 的合力为N 1-mg ，这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即F 向=N 1-mg.由向心力公式有：N 1-mg=Rv m 2解得桥面的支持力大小为N 1=R v m 2+mg=(2 000×90202+2 000×10)N=2.89×104 N 根据牛顿第三定律，汽车对桥面最低点的压力大小是2.98×104N.（2）汽车通过凸形桥面最高点时，在水平方向受到牵引力F 和阻力f ，在竖直方向受到竖直向下的重力G=mg 和桥面向上的支持力N 2，如图所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的下方，重力G=mg 与支持力N 2的合力为mg-N 2，这个合力就是汽车通过桥面顶点时的向心力，即F 向=mg-N 2，由向心力公式有mg-N 2=Rv m 2解得桥面的支持力大小为N 2=mg R v m 2-=(2 000×10-2 000×90102)N=1.78×104 N 根据牛顿第三定律，汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为1.78×104N.（3）设汽车速度为v m 时，通过凸形桥面顶点时对桥面压力为零.根据牛顿第三定律，这时桥面对汽车的支持力也为零，汽车在竖直方向只受到重力G 作用，重力G=mg 就是汽车驶过桥顶点时的向心力，即F 向=mg ，由向心力公式有mg=R v m m 2 解得：v m =9010⨯=gR m/s=30 m/s汽车以30 m/s 的速度通过桥面顶点时，对桥面刚好没有压力.说一说汽车不在拱形桥的最高点或最低点时,它的运动能用上面的方法求解吗?汽车受到重力和垂直于支持面的支持力,将重力分解为平行于支持面和垂直于支持面的两个分力,这样,在垂直于支持面的方向上重力的分力和支持力的合力提供向心力.三、航天器中的失重现象引导学生阅读教材“思考与讨论”中提出的问题情境，用学过的知识加以分析，发表自己的见解.上面“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞行中.假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面的重力.试求座舱对宇航员的支持力.此时飞船的速度多大？通过求解，你可以得出什么结论？其实在任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境.其中所有的物体都处于完全失重状态.四、离心运动问题：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢？结论：如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出去.如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方向飞出去，但会逐渐远离圆心.这两种运动都叫做离心运动. 结合生活实际，举出物体做离心运动的例子.在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的？你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗？参考答案：①洗衣机脱水②棉砂糖③制作无缝钢管④魔盘游戏⑤汽车转弯⑥转动的砂轮速度不能过大汽车转弯时速度过大，会因离心运动造成交通事故水滴的离心运动 洗衣机的脱水筒总结：1.提供的外力F 超过所需的向心力,物体靠近圆心运动.2.提供的外力F 恰好等于所需的向心力,物体做匀速圆周运动.3.提供的外力F 小于所需的向心力,物体远离圆心运动.4.物体原先在做匀速圆周运动，突然间外力消失，物体沿切线方向飞出.例1 如图所示，杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，大家讨论一下满足什么条件水才能从水桶中流出来.若水的质量m=0.5 kg ，绳长l=60 cm ，求：（1）最高点水不流出的最小速率.（2）水在最高点速率v=3 m/s 时，水对桶底的压力.解析：（1）在最高点水不流出的条件是重力不大于水做圆周运动所需要的向心力即mg≤lv m 20 则所求最小速率v 0=8.96.0⨯=gl m/s=2.42 m /s.（2）当水在最高点的速率大于v 0时，只靠重力提供向心力已不足，此时水桶底对水有一向下的压力，设为F N ，由牛顿第二定律有F N +mg=lv m 2F N =lv m 2-mg=2.6 N 由牛顿第三定律知，水对桶底的作用力F N ′=F N =2.6 N ，方向竖直向上.答案：(1)2.42 m/s (2)2.6 N ，方向竖直向上提示：抓住临界状态，找出临界条件是解决这类极值问题的关键.课外思考：若本题中将绳换成轻杆，将桶换成球，上面所求的临界速率还适用吗？ 课堂训练1.如图所示，在水平固定的光滑平板上，有一质量为M 的质点P ，与穿过中央小孔H 的轻绳一端连着.平板与小孔是光滑的，用手拉着绳子下端，使质点做半径为a 、角速度为ω1的匀速圆周运动.若绳子迅速放松至某一长度b 而拉紧，质点就能在以半径为b 的圆周上做匀速圆周运动.求质点由半径a 到b 所需的时间及质点在半径为b 的圆周上运动的角速度.解析：质点在半径为a 的圆周上以角速度ω1做匀速圆周运动，其线速度为v a =ω1a.突然松绳后，向心力消失，质点沿切线方向飞出以v a 做匀速直线运动，直到线被拉直,如图所示.质点做匀速直线运动的位移为s=22a b -，则质点由半径a 到b 所需的时间为：t=s/v a =22a b -/（ω1a ）.当线刚被拉直时，球的速度为v a =ω1a ，把这一速度分解为垂直于绳的速度v b 和沿绳的速度v′.在绳绷紧的过程中v′减为零，质点就以v b 沿着半径为b 的圆周做匀速圆周运动.根据相似三角形得b v a v a b =,即b a a b 12ωω=.则质点沿半径为b 的圆周做匀速圆周运动的角速度为ω2=a 2ω1/b 2.2.一根长l=0.625 m 的细绳，一端拴一质量m=0.4 kg 的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动，求：（1）小球通过最高点时的最小速度;（2）若小球以速度v=3.0 m/s 通过圆周最高点时，绳对小球的拉力多大？若此时绳突然断了，小球将如何运动?分析与解答：（1）小球通过圆周最高点时，受到的重力G=mg 必须全部作为向心力F 向，否则重力G 中的多余部分将把小球拉进圆内，而不能实现沿竖直圆周运动.所以小球通过圆周最高点的条件应为F 向≥mg，当F 向=mg 时，即小球受到的重力刚好全部作为通过圆周最高点的向心力，绳对小球恰好不施拉力，如图所示，此时小球的速度就是通过圆周最高点的最小速度v 0，由向心力公式有：mg=lv m 20解得：G=mg=lv m 20 v 0=625.010⨯=gl m/s=2.5 m/s.（2）小球通过圆周最高点时，若速度v 大于最小速度v 0，所需的向心力F 向将大于重力G ，这时绳对小球要施拉力F ，如图所示，此时有F+mg=lv m 2解得：F=l v m 2-mg=(0.4×625.00.32-0.4×10)N=1.76 N 若在最高点时绳子突然断了，则提供的向心力mg 小于需要的向心力lv m 2，小球将沿切线方向飞出做离心运动（实际上是平抛运动）.课堂小结本节课中需要我们掌握的关键是：一个要从力的方面认真分析，搞清谁来提供物体做圆周运动所需的向心力，能提供多大的向心力，是否可以变化；另一个方面从运动的物理量本身去认真分析，看看物体做这样的圆周运动究竟需要多大的向心力.如果供需双方正好相等，则物体将做稳定的圆周运动；如果供大于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐靠近圆心；如果供小于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐远离圆心；如果外力突然变为零，则物体将沿切线方向做匀速直线运动.布置作业教材“问题与练习”第1、2、3、4题.板书设计8.生活中的圆周运动一、铁路的弯道1.轨道水平：外轨对车的弹力提供向心力轨道斜面：内外轨无弹力时重力和支持力的合力提供向心力二、拱形桥拱形桥：F N =G-m Rv 2凹形桥：F N =G+m Rv 2三、航天器的失重现象四、离心运动1.离心现象的分析与讨论2.离心运动的应用与防止活动与探究课题：到公园里亲自坐一下称为“魔盘”的娱乐设施，并研究、讨论：“魔盘”上的人所需向心力由什么力提供？为什么转速一定时，有的人能随之一起做圆周运动，而有的人逐渐向边缘滑去？观察并思考：1.汽车、自行车等在水平面上转弯时，为什么速度不能过大？2.观察滑冰运动员及摩托车运动员在弯道处的姿势，并分析其受力情况.习题详解1.解答：因为正常工作时转动轴受到的水平作用力可认为是零，所以转动轴OO′将受到的作用力完全是由小螺丝钉P 做圆周运动时需要的向心力引起的.故力F=m ω2r=m(2πn)2r=0.01×(2×3.14×1 000)2×0.20 N=7.89×104 N.2.解答：这辆车拐弯时需要的向心力为F=r v m 2=2.0×103×50202N=1.6×104 N ＞1.4×104 N 所以这辆车会发生侧滑.3.解答：（1）汽车在桥顶时受力分析如图所示.汽车通过拱形桥则据牛顿第二定律有G-F N =rv m 2① 代入数据可得F N 所以由牛顿第三定律有汽车对地面的压力为7 600 N.（2）当F N =0时，汽车恰好对桥没有压力，此时可得汽车的速度为v=22.4 m/s （g 取10 m/s 2）.（3）由①式可知，对同样的车速，拱桥圆弧的半径越大，汽车对桥的压力就越大,所以拱桥的半径比较大些安全.（4）因为腾空时F N =0，所以其速度v=64000008.9⨯=gR m/s=7 900 m/s即需要7 900 m/s 的速度才能腾空.4.解答：对小孩的受力分析如图所示，则据牛顿第二定律有F N -G=r v m 2 由机械能守恒定律有mgl(1-cos60°)=221mv 两式联立代入数据可得F N =450N,故秋千板摆到最低点时，小孩对秋千板的压力是450N.设计点评本节课重点是圆周运动中向心力和向心加速度的应用，关键问题是要找出向心力是由谁来提供.圆周运动和生活密切相关，学生容易受到生活中的定势思维所干扰，对向心力分析不足，所以教学中列举了生活中大量的常见现象，并借助生活中的事例进行辨析，通过师生分析、论证从而得出了正确的结论.。
5.7生活中的圆周运动 学案 (人教版必修二)
第五章 曲线运动第七节 生活中的圆周运动学案课前篇（学会自主学习——不看不清）【课标解读】1．会在具体问题中分析向心力的来源2．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例3．会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度【知识储备】1．受力分析：明确物体的受力情况，判断合力的方向。
2．向心力公式=n F = = = 。
3. 生活经验：（1）火车转弯处两轨不等高；（2）桥面多为凸形。
【自主预习】1．铁路的弯道：（1）当火车行驶速率等于规定速率时，火车对 轨 压力；（2）当火车行驶速率大于规定速率时，火车对 轨 压力；（3）当火车行驶速率小于规定速率时，火车对 轨 压力。
2. 拱形桥：设汽车质量为m ，桥面圆弧半径为r ，汽车在桥面最高点的速率为v ，汽车受重力mg 、支持力N F ，则 =rv m 2，当v = 时，N F =0。
3.离心运动：做圆周运动的物体， ，这种运动叫离心运动。
【自我体验】1. 一辆卡车在丘陵地带匀速率行驶，路面凹凸不平，如图所示，由于轮胎太旧，则爆胎可能性最大的地方为 ( d 处半径比 b 处小， a 处半径比c 处小）( )A . a 处B . b 处C c 处D . d 处2．在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了( )A ．减轻火车轮子挤压外轨B ．减轻火车轮子挤压内轨 D ．限制火车向外脱轨C ．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力课上篇（学会合作交流，寻求帮助—不议不明）【重难点突破】一、 火车转弯二、汽车过桥三、 航天器中的失重问题四、离心运动【例1】汽车以—定速率通过拱桥时，下列说法中正确的是( )A ．在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力B ．在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力C ．在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力D ．汽车以恒定的速率过桥时，汽车所受的合力为零【例2】质量为m 的火车以半径R 转弯，轨道平面与水平面的夹角为θ，要使火车通过弯道时的向心力完全由重力与轨道的支持力提供，则行驶速度v 0应为多大？【例3】已知汽车的质量为m ，通过拱形桥最高点的速度v ，桥面的半径为R ，试讨论：(1)当1gR v =时．汽车对桥的压力多大？ (2)当v >gR 时，汽车会怎样运动？【例4】用长L =0.6 m 的绳系着装有m =0.5 kg 水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，成为“水流星”。
【人教版】高中物理必修二教案：5.7生活中的圆周运动
5. 7生活中的圆周运动教课目的一、知识与技术1．知道假如一个力或几个力的协力成效使物体产生向心加快度，它就是圆周运动的物体所受的向心力，会在详细问题中剖析向心力的根源。
2．能理解运用匀速圆周运动的规律剖析和办理生产和生活中的详细实例。
3．知道向心力和向心加快度的公式也合用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特别点的向心力和向心加快度。
二、过程与方法1．经过对匀速圆周运动的实例剖析，浸透理论联系实质的看法，提升学生剖析和解决问题的能力。
2．经过匀速圆周运动的规律也能够在变速圆周运动中使用，浸透特别性和一般性之间的辩证关系，提升学生的剖析能力。
3．经过对离心现象的实例剖析，提升学生综合应用知识解决问题的能力。
三、感情、态度与价值观1．经过对几个实例的剖析，使学生明确详细问题一定详细剖析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法办理问题。
2．经过离心运动的应用和防备的实例剖析，使学生理解事物都是一分为二的，要学会用一分为二的看法来对待问题。
3．养成优秀的思想表述习惯和科学的价值观。
教课要点1．理解向心力是一种成效力。
2．在详细问题中能找到是谁供给向心力的，并联合牛顿运动定律求解相关问题。
教课难点1．详细问题中向心力的根源。
2．对于对临界问题的议论和剖析。
3．对变速圆周运动的理解和办理。
教课过程一、引入新课复习发问：（1）向心力的求解公式有哪几个？（2）如何求解向心加快度？引入：本节课我们应用上述公式来对几个实质问题进行剖析。
二、新课解说（一）铁路的弯道教师：投影教材 P26 的图 5. 7﹣ 1、5. 7﹣ 2、 5. 7﹣3并提出问题：1．认识铁路和火车轮子的形状。
2．理解车轮与铁轨之间的联合方式。
教师：（多媒体课件）模拟在平直轨道上匀速行驶的火车和平直轨道火车转弯情况，思虑：1.两种状况下车的受力状况有何不一样？2.列车对轨道的侧向压力与火车速度有没相关系？3.为了减小火车对轨道的侧向压力，你有什么方法。
人教版高一物理必修二教案-5.7生活中的圆周运动
5.7“生活中的圆周运动1”教学设计内容简介圆周运动是最常见的曲线运动，与日常生活联系密切，教材浓墨重彩地描述了火车转弯、拱形桥、航天器中的失重现象、离心运动等日常生活中的圆周运动。
本节课所展现的研究方法充分体现了圆周运动的基本研究思想，即“受力分析，供需平衡”，探究过程真正使学生体会了物理学之美——源于生活而高于生活。
目标定位一、知识与技能1.巩固向心力和向心加速度的知识；2.会在具体问题中分析向心力的来源；3.会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题。
二、过程与方法1.通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力；2.通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高分析能力；3.通过对汽车过桥现象的实例分析，提高综合应用知识解决问题的能力；三、情感、态度与价值观养成应用实践能力和思维创新意识；运用生活中的几个事例，激发学习兴趣、求知欲和探索动机；通过对实例的分析，建立具体问题具体分析的科学观念.设计思想本教学设计以新课程的三维目标为依据，重视学生的探究过程，体现“以学生为主体，以教师为主导”的新型师生关系，强化情感、态度与价值观的教育，提高学生的科学素养。
从生活中与圆周运动的相关视频、图片等素材入手，力图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围，鼓励学生合作探究，为学生与学生、教师与学生的交流与合作创设更多的机会，也为教学活动中的“生成”搭建舞台。
教学流程复习导入1.向心加速度的公式：an ==rω2=r(Tπ2)2.2.向心力的公式：Fn =m an= mRv2=m rω2=mr(Tπ2)2.从"供""需"两方面研究做圆周运动的物体达到"供需"平衡时物体做匀速圆周运动导学案预习反馈：【设计意图】1、激发学生的学习兴趣2、引导学生自觉发现问题、解决问题的能力3、培养学生浓厚的学习兴趣一、视频展示，创设情境播放生活中的圆周运动视频，体验其中的乐趣。
人教版物理必修二5.7《生活中的圆周运动》教学设计
教学设计及教学反思θθ GF 合 F新授课铁轨的基本形状，并提出下列问题： （1）圆周运动平面是哪个？（2）由什么力提供向心力？教师出示火车车轮模型 轮缘和铁轨之间的弹力对二者是否有伤损害？ 提问：同学们可以通过什么样的方式让火车转弯时对轮缘与铁轨之间没有作用力？ 2、火车倾斜弯道转弯（外轨略高于內轨）。
教师板书火车在倾斜弯道上的受力分析(1) v ＝v 0时，内外轨对轮缘均没有弹力； （2）v ＞v 0，火车内、外轨受力如何？ （3)v ＜v 0，火车内、外轨受力如何？ 小结：出示PPT 。
铁轨与车轮之间的弹力提供，并得到2v F mR =的结论。
学生讨论火车质量较大，速度较大势必对火车的轮缘和铁轨有很大的破坏性。
学生通过小组讨论，探究解决问题的方案外轨略高于内轨引导学生和教师一起分析合力提供向心力F =F =mg tan θ向心力合学生回答 引导学生并指出原因所在。
v ＞v 0，所需的向心力较大，靠重力与支持力的合力不足以提供，需要外轨对车轮的弹力。
v ＜v 0时，所需的向心力较小，重力与支持力的合通过对水平轨道火车转弯问题的分析，引导学生知道轮缘的作用，激发学生思考，推理能力让学生有团队合作意识，能主动的对待问题，提出合理方案，培养学生解决问题能力通过情景分析 ，层层设问激疑，使得学生的思维动起来，利用物理知识发现问题，积极解决问题，培养理论联系实际的能力。
要让学生知其然，并知其所以然。
20=mv F r向心力0tan v gr θ=θθGFF一、铁路的弯道 外轨比内轨高F =F =mg tan θ向心力合 F =F =mg tan θ向心力合二、汽车过拱桥 拱形桥： 凹形桥: 2N v F mg m mg R=+> 三、航天器中的失重现象 四、离心运动教学 反思通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用科学、合理的方法处理问题，提高学生综合应用知识解决问题的能力，充分体验了物理学源于生活高于生活的艺术美。
人教版必修2物理：5.7生活中的圆周运动教案设计
生活中的圆周运动【教课目的】1．知道假如一个力或几个力的协力的成效是使物体产生向心加快，它就是圆周运动的物体所受的向心力。
会在详细问题中剖析向心力的根源。
2．理解匀速圆周运动的规律。
3．知道向心力和向心加快度的公式也合用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特别点的向心力和向心加快度。
4．经过对匀速圆周运动的实例剖析，浸透理论联系实质的看法，提升学生的剖析和解决问题的能力。
5．经过匀速圆周运动的规律也能够在变速圆周运动中使用，浸透特别性和一般性之间的辩证关系，提升学生的剖析能力。
6．经过对离心现象的实例剖析，提升学生综合应用知识解决问题的能力7．经过对几个实例的剖析，使学生明确详细问题一定详细剖析，学会用合理、科学的方法办理问题。
8．经过离心运动的应用和防备的实例剖析，使学生理解事物都是一分为二的，要学会用一分为二的看法来对待问题。
【教课要点】1．理解向心力是一种成效力。
2．在详细问题中能找到向心力，并联合牛顿运动定律求解有关问题。
【教课难点】1．详细问题中向心力的根源。
2．对于对临界问题的议论和剖析。
【教课方法】教师启迪、指引，讲解法、剖析归纳法、推理法、分层教课法；议论、沟通学习成就。
【教课准备】投影仪、 CAI 课件、多媒体协助教课设施等【教课过程】一、引入新课教师活动：复习匀速圆周运动知识点（发问）①描绘匀速圆周运动快慢的各个物理量及其互相关系。
②从动力学角度对匀速圆周运动的认识。
学生活动：思虑并回答下列问题。
教师活动：聆听学生的回答，评论、总结。
导入新课：学致使用是学习的最后目的，经过几个详细实例的商讨来深入理解有关知识点并学会应用。
二、进行新课1．铁路的弯道2．拱形桥3．航天器中的失重现象假如向心力忽然消逝，物体因为惯性，会沿切线方向飞出去。
如果物体受的协力不足以供给向心力，物体虽不可以沿切线方向飞出去，但会渐渐远离圆心。
这两种运动都叫作离心运动。
联合生活实质，举出物体作离心运动的例子。
人教版高一物理必修二教案-5.7生活中的圆周运动
《水平面内的圆周运动》教学设计一、设计思路（一）、指导思想①突出科学的探究性和物理学科的趣味性；②体现了以学生为主体的学习观念；注重了循序渐进性原则和学生的认知规律，使学生从感性认识自然过渡到理性认识。
（二）、设计理念本节对学生来说是比较感兴趣的，要使学生顺利掌握本节内容。
引导学生在日常生活经验的基础上通过观察和主动探究和归纳，就成为教学中必须解决的关键问题。
所以在本节课的设计中，结合新课改的要求，利用“六步教学法”：教师主导——提出问题；学生探求——发现问题；主体互动——研究问题；课堂整理——解决问题；课堂练习——巩固提高；反思小结——信息反馈，为学生准备了导学提纲，重视创设问题的情境和指导学生探究实验，引导学生分析实验现象，归纳总结出实验结论。
（三）教材分析本节是《曲线运动》这一章的核心，它既是圆周运动的向心力与向心加速度的具体应用，也是牛顿运动定律在曲线运动中的升华，它也将为学习后续的万有引定律应用、带电粒子在磁场中运动等内容作知识与方法上的准备。
本节通过对自行车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。
在本节教学内容中，圆周运动与人们日常生活、生产技术有着密切的联系，本节教材从生活场景走向物理学习，又从物理学习走向社会应用，体现了物理与生活、社会的密切联系。
（四）学情分析本节课为借班上课，所任教的学生基础较好、动手能力较强，对物理学科特别是紧密联系生活的内容特感兴趣。
而且学生已经学完向心力和向心加速度理论知识，将会在极大的好奇心中学习本节内容，只是缺乏对实际圆周运动的深度分析，还没有能将其上升至理论高度。
二、教学目标（一）知识与技能通过对自行车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。
（二）过程与方法将生活实例转换为物理模型进行分析研究。
（三）情感态度与价值观1、通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，培养学生对参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心。
高一物理新人教版必修二学案5.7生活中的圆周运动
()
图4 9．杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在 竖直面内做圆周运动．如图 4 所示，杯内水的质量 m＝ 0.5 kg，绳长 l＝ 60 cm.求：
4．(1) 离心现象：如果一个正在做匀速圆周运动的物体在运动过程中向心力突然消失或
合力不足以提供所需的向心力时，物体就会沿切线方向飞出或
________ 圆心运动，这就
是离心现象．离心现象并非受“离心力”作用的运动．
(2)做圆周运动的物体所受的合外力
F 合指向圆心，且
F
合＝
mv r
2
，物体做稳定的
________________ ；所受的合外力 F 合突然增大，即 F 合>mv 2/r 时，物体就会向内侧移动，
5．在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象
(
①小孩荡秋千经过最低点
②汽车过凸形桥 ③汽车过凹形桥
) ④在绕地球做匀速圆周
-2-
运动的飞船中的仪器
A ．①②
B．①③
知识点四 离心运动
C ．①④
D ．③④
6．下列关于离心现象的说法正确的是 ( ) A ．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
8．如图 3 所示，
图3 小球 m 在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的是
A ．小球通过最高点时的最小速度是 v＝ gR B．小球通过最高点时的最小速度为 0 C．小球在水平线 ab 以下的管道中运动时内侧管壁对小球一定无作用力 D．小球在水平线 ab 以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定无作用力
5.7 生活中的圆周运动 学案（人教版必修 2）
1．火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有
人教版必修2物理：5.7 生活中的圆周运动 教案设计
生活中的圆周运动【教材分析】一、地位《生活中的圆周运动》这节课是新课标人教版《物理》必修第二册第五章《曲线运动》一章中的第八节，也是该章最后一节。
本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课，通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，使学生深入理解圆周运动规律，并且结合日常生活中的某些生活体验，加深物理知识在头脑中的印象。
本节可以说是本章前面几节的综合应用，同时它还为下一章《万有引力与航天》的学习做了充分的准备。
二、教材处理教材中的“火车转弯”、“汽车过拱桥”、“航天器中的失重现象”和“离心运动”根据学生接受的难易程度，顺序作了调整，并增加了临界速度几种情况的分析。
【教学目标】1．知识与技能目标（1）教师引导学生进一步加深对向心力的认识，使其会在实际问题中分析向心力的来源。
（2）培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。
（3）了解航天器中的失重现象。
（4）了解离心运动产生原因及应用。
（5）会分析临界速度。
2.过程与方法目标（1）学会分析圆周运动方法，会分析拱形桥、弯道等实际的例子，培养理论联系实际的能力。
（2）通过对几个圆周运动的事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。
（3）能从日常生活中发现与圆周运动有关的知识，并能用所学知识去解决发现的问题。
3．感态度与价值观目标（1）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。
（2）体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲。
【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向心力的来源，并能结合牛顿运动定理知识来解决相关问题。
【教学难点】1.具体问题中向心力的来源。
2.临界问题的讨论与分析。
3.对变速圆周运动的理解和处理。
【学情分析】学生刚刚对圆周运动有了初步的了解，对匀速圆周运动一些基本公式做了一些简单练习，但对于圆周运动的的应用知之甚少，所以教学设计中要体现事例的生活化要贴近学生，另外由于学生基础不同、认识上的差异性。
5.7 生活中的圆周运动—人教版高中物理必修二学案【3】
导学案5-7 生活中的圆周运动（3）(1课时)班别：姓名学号青春寄语：新的学期，新的开始。
确定目标，勇往直前！投入激情，定会突破！【核心素养】1、会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力。
2、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，会处理水平面、竖直面的问题。
3、知道向心力，向心加速度的公式也适用变速圆周运动，理解如何使用【重点难点】会在具体问题中分析向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
【预习案】航天器中的失重问题如果把地球看成是一个巨大的拱形桥，当飞船的速度v为时，航天器所受的支持力F N＝0，座舱对航天员的支持力为0，航天员处于状态。
离心运动定义：做圆周运动的物体，在所受合外力提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动出去，这种运动叫做离心运动。
【训练案】1. 【多选】下列属于离心现象的是（）A.投篮球B.投掷标枪C.用洗衣机脱去湿衣服中的水D.旋转雨伞甩掉雨伞上的水2.汽车驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时，减小汽车对桥的压力，司机应( )A．以尽可能小的速度通过桥顶 B．适当增大速度通过桥顶C．以任何速度匀速通过桥顶 D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小3.在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象( )①小孩荡秋千经过最低点②汽车过凸形桥③汽车过凹形桥④在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器A．①② B．①③ C．①④ D．③④4.下列关于离心现象的说法正确的是( )A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将沿切线方向做匀速直线运动D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做曲线运动导学案5-7 生活中的圆周运动（3）(1课时) 参考答案【预习案】航天器中的失重问题如果把地球看成是一个巨大的拱形桥，当飞船的速度v为 8000m/s 时，航天器所受的支持力F N＝0，座舱对航天员的支持力为0，航天员处于完全失重状态。
高中物理必修二教案-5.7生活中的圆周运动6-人教版
《生活中的圆周运动》教学设计教材分析本章是人教版高中物理必修二第五章的第7节，本节是圆周运动的应用课，内容丰富，教材中每个例子的选择很有代表性：铁路的弯道是分析水平面上的匀速圆周运动；拱形桥和凹形桥是分析竖直面上的非匀速圆周运动；航天器中的失重现象研究失重问题；离心运动则研究向心力不足时物体的运动趋势。
根据学生实际情况，安排进度内容。
学习本节内容结合与日常生活中的某些生活体验，加深物理知识在头脑中的印象，同时激发学生学习物理的兴趣、培养学生爱科学、学科学、用科学的思想热情。
学情分析学习本章前七节的知识之后,学生对曲线运动规律有了大体把握,并能基本理解圆周运动中向心力及向心加速度这些抽象概念。
这节课我们将从物理学角度来分析生活中的圆周运动,因为本节具体实例比较多,该是很容易引起学生的兴趣,教师加以指导点拨,较易达到所设定教学目标。
学生之前接触向心力这个概念比较少,对其为效果力而非性质力把握不到位, 学生常常误以为向心力是一种特殊的力，是做匀速圆周运动的物体另外受到的力，这种看法是错误的，思维误区影响，也成了在教学中学生获得正确的认识的障碍，应注意引导学生应用牛顿定律和有关向心力的知识分析实例,使学生深刻理解向心力的基础知识;熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的方法和步骤。
锻炼学生观察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和能力。
教学目标(一)知识与技能1.进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源。
2.学会分析圆周运动方法，会分析拱形桥、弯道等实际的例子。
3.通过对几个圆周运动的事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。
(二)过程与方法1.通过对匀速圆周运动的实例分析，提高学生分析和解决问题的能力。
2.通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力(三)情感态度与价值观通过实例分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
山东省泰安市肥城市第三中学高一物理复习学案：5.7《生活中的圆周运动》2(2)
学习内容学习指导【学习目标】1、能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。
2、知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力。
3、通过对几个实例的分析，明确具体问题必须具体分析,理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。
【学习重点】分析向心力的来源【学习难点】求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度【自主学习】一、拱形桥1．汽车在凸形桥的最高点时,谁提供向心力？请写出对应的表达式：。
自我完成，回顾（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为F N）①支持力F N________重力G②v越大，则压力_________,当v=________时,压力=0.2．汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式：。
（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为F N）①支持力F N________重力G②v越大，则压力_________。
【合作探究】探究1、有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥.（g取10m/s2)（1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？（2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空?（3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。
对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些知识。
熟记公式总结知识法的压力大些三、离心运动（1）定义：做圆周运动的物体，在合外力突然消失时，将会；如果合外力未消失，但合力不足以提供它做圆周运动所需的向心力时，将会做逐渐__________圆心的运动，这种运动叫离心运动。
（2）向心运动：做圆周运动的物体，当其所受的沿径向的合外力_______于物体所需的向心力时,物体会逐渐__________圆心.(3）离心现象的本质：（4）离心运动的应用例子有：四、竖直平面内的圆周运动两种模型（绳、杆模型）【问题导学】1、对于物体在竖直平面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语,常分析两种模型：绳模型、杆模型。
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（2）“杆”（或在圆环状细管内）既能承受压力，又能提供支撑力。
2、绳模型：小球在细绳的约束下，在竖直平面内做圆周运动，小球质量为m，绳长为r，过最高点时，小球的速度为v，分析：
（1）在最高点时，我们对小球受力分析，小球受到重力
、绳的拉力。可知小球做圆周运动的向心力由重力mg和拉力F
共同提供：
F向=mg+F，即：mg+F=mv2/r
（2）做一做：用一根细绳一端拴一个小球，用手提着另一端，如果给小球一个较小的速度，小球能在竖直平面内能做圆周运动吗？经验告诉我们，只有v大一些，小球才能在竖直平面内做圆周运动，并且v越大，手对绳的拉力也越大。详细分析如下：
：在最高点时，向心力由重力和拉力共同提供：F向=
学习内容
学习指导
【学习目标】
1、能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。
2、知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力。
3、通过对几个实例的分析，明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。
二、航天器中的失重现象
复习：超重的条件是什么？失重的条件是什么？完全失重的条件又是什么？
1．近地做匀速圆周运动的航天器中，物体的向心力由谁提供？
请写出对应的表达式：。
（1）v=时，航天员（或物体）对航天器无压力，航天员处于___________状态。
（2）任何关闭了发动机又不受__________的飞行器，都是一个___________的环境。
（2）当v ，mg=mv2/r，重力恰好提供向心力，这时杆和小球(有、无)相互作用力
（3）当v ，重力和杆对小球的拉力FN共同提供向心力，v越大，FN。
（4）当v ，重力和杆对小球支持力FN共同提供向心力，v越小，FN。
注：小球在圆形管道内运动过圆周最高点的情况与此相同。
4、请思考在最低点时小球受到的向心力在绳模型和杆模型中分别怎么求
4、一细绳拴一质量m＝100 g的小球，在竖直平面内做半径R=40 cm的圆周运动，取g＝10 m／s2，求：(1)小球恰能通过圆周最高点时的速度；
(2)小球以v1=3．0 m)小球以v2＝5．0m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力．
5、质量为m=0.02 kg的小球，与长为l＝0.4 m的不计质量的细杆一端连接，以杆的另一端为轴，在竖直面内做圆周运动，当小球运动到最高点，速度分别为v1=0，v2=l m／s，v3＝2 m／s，v4=4 m／s时，杆分别对小球施加什么方向的力?大小如何?
2、在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，θ应满足什么条件？
3、汽车的速度是72km/h，过凸桥最高点时，对桥的压力是车重的一半，则桥面的半径为__________m，当车速为__________m/s时，车对桥面最高点的压力恰好为零.(g取10m/s2)
三、离心运动
(1）定义：做圆周运动的物体，在合外力突然消失时，将会；如果合外力未消失，但合力不足以提供它做圆周运动所需的向心力时，将会做逐渐__________圆心的运动，这种运动叫离心运动.
（2）向心运动：做圆周运动的物体，当其所受的沿径向的合外力_______于物体所需的向心力时，物体会逐渐__________圆心.
：转动的慢，v小一些，小球能在竖直平面内做圆周运动，在最高点时，我们的手承受的是力，向心力由重力和支持力共同提供：F向=；转动的快，v越大，小球也能在竖直平面内做圆周运动，在最高点时，我们的手承受的又是力，向心力由重力和拉力共同提供：F向=。
：如果我们不断调整v的大小，那么杆的弹力就不断变化，在某时刻杆的弹力FN就会减小到0，这时小球的向心力F向=，只有力提供向心力。如果v再继续减小，杆的弹力就变为支持力，小球还能继续做圆周运动。小球通过圆周最高点的速度能减小到0（注意与绳模型的区别）。因此，小球在杆的作用下，通过圆周最高点的最小速度为多少？
v越大，所需的向心力，重力不变，因此就越大；反过来，v越小，所需的向心力，重力不变，因此也就越小。 ：如果v不断减小，那么绳的拉力就不断减小，在某时刻绳的拉力F就会减小到0，这时小球的向心力F向=，这时只有力提供向心力。如果v再继续减小，绳的拉力已经为0，重力不变，小球还能做圆周运动吗？请求出：
小球通过圆周最高点的所需向心力最小为多少？通过圆周最高点的最小速度是怎样的？
【学习重点】分析向心力的来源
【学习难点】求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度
【自主学习】
一、 拱形桥
1．汽车在凸形桥的最高点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式：。
（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为FN）
①支持力FN________重力G
②v越大，则压力_________，当v=________时，压力=0。
【作业】
完成课后题2、3、4习题
自我完成，回顾知识。
熟记公式
总结知识
分析
题目、总结
方法
【当堂达标】
1、如图6．8—7所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是()
A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力
B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力
C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力
2． 汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式：。
（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为FN）
①支持力FN________重力G
②v越大，则压力_________。
【合作探究】
探究1、有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。（g取10m/s2）
（1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？
(1)在最高点时，我们对小球受力分析如图，,杆的弹力FN有可能是拉力，也可能是支持力。小球做圆周运动的向心力由重力和拉力共同提供：
F向=mg+FN，即：mg+FN=mv2/r或F向=mg-FN，即：mg-FN=mv2/r
（2）做一做：用一根细杆一端固定一个小球，用手握着另一端，就算转动的再慢，速度再小，我们也能保证小球在竖直平面内能做圆周运动（注意与绳模型的区别）。详细分析如下：
（3）离心现象的本质：
（4）离心运动的应用例子有：
四、竖直平面内的圆周运动两种模型（绳、杆模型）
【问题导学】
1、对于物体在竖直平面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语，常分析两种模型：绳模型、杆模型。两种模型过最高点的临界条件不同，其实质原因主要是：
（2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？
（3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径Ｒ一样，汽车要在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km）
2．把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，是的。【合作探究】
探究4、飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直平面内以速度v做匀速圆周运动，在其运动圆周的最高点和最低点，飞行员对座椅产生的压力是（）
A.在最低点比在最高点大2mv2/R B.相等
C.在最低点比在最高点大2mg D.最高点的压力大些
总结：（1）当v ，向心力由重力和绳的拉力共同提供，小球做圆周运动能过最高点。
（2）当v ，绳的拉力为0.，只有重力提供向心力，小球做圆周运动刚好能过最高点。
（3）当v ，小球不能通过最高点，在到达最高点之前要脱离圆周。
注：小球在圆形轨道内侧运动过圆周最高点的情况与此相同。
3、杆模型：如图，小球在轻杆的约束下在竖直平面内做匀速圆周运动，小球质量为m，杆长为r，过最高点时，小球的速度为v，分析：