人教版高中物理必修二匀速圆周运动的实例分析优质教案

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高中物理必修2教案匀速圆周运动的实例分析_4

高中物理必修2教案匀速圆周运动的实例分析_4

匀速圆周运动的实例分析典型例题1——关于汽车通过不同曲面的问题分析一辆质量t的小轿车,驶过半径m的一段圆弧形桥面,求:(重力加速度)(1)若桥面为凹形,汽车以20m/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10m/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:(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和向下的重力,如图(甲)所示.圆弧形轨道的圆心在汽车上方,支持力与重力的合力为,这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力,即.由向心力公式有:,解得桥面的支持力大小为根据牛顿第三定律,汽车对桥面最低点的压力大小是N.(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和桥面向上的支持力,如图(乙)所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的下方,重力与支持力的合力为,这个合力就是汽车通过桥面顶点时的向心力,即,由向心力公式有,解得桥面的支持力大小为根据牛顿第三定律,汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为N.(3)设汽车速度为时,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,重力就是汽车驶过桥顶点时的向心力,即,由向心力公式有,解得: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.典型例题2——细绳牵引物体做圆周运动的系列问题一根长的细绳,一端拴一质量的小球,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)若小球以速度通过周围最高点时,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,受到的重力必须全部作为向心力,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,当时,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,由向心力公式有:解得:(2)小球通过圆周最高点时,若速度v大于最小速度,所需的向心力将大于重力G,这时绳对小球要施拉力F,如图所示,此时有解得: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,小球将沿切线方向飞出做离心运动(实际上是平抛运动)典型例题3——转动系统中的惯性力一辆质量为的汽车以速度在半径为的水平弯道上做匀速圆周运动.汽车左、右轮相距为,重心离地高度为,车轮与路面之间的静摩擦因数为.求:(1)汽车内外轮各承受多少支持力;(2)汽车能安全行驶的最大速度是多少?汽车左转弯行驶时受力情况如图1所示,图中分别为汽车内、外轮受到的摩擦力.如果选一个和汽车一起做圆周运动的参照系,则汽车是静止不动的,但必须在汽车的质心处加上一个惯性离心力f,其大小为,方向沿半径方向向外,以内轮着地点为转轴,由合力矩为零可列出将代入得由竖直方向受力平衡可得汽车安全行驶时,要求既不打滑,又不会倾倒.汽车不打滑时,应有,汽车允许的最大速度汽车不倾倒的条件是,即汽车不倾翻的最大速度:从和的结果可以看出,汽车轮胎与地面之间的静摩擦因数越大,左、右轮间距离越宽,车身重心越低,汽车的行驶越稳定.。

高中物理必修二:2.3 圆周运动的案例分析 教案

高中物理必修二:2.3 圆周运动的案例分析 教案
三维目标
知识与能力:
1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。
2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。
3、会在具体问题中分析向心力的来源。
过程与方法:
培养学生的分析能力、综合能力和推理能力,明确解决实际问题的思路和方法
情感态度与价值观:
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
引导学生描述问题情景。学生展示物理过程,表达出转弯时的感受。从学生身边入手,贴近学生生活。
引导学生阅读课本,从课本中发现问题、分析问题、解决问题。(教师作个别辅导)学生阅读、分析,完成学习任务。(可相互讨论、交流)放手让学生自行处理教材,提高学生是阅读能力和自我处理问题的能力。
联系生活实际,建立圆周运动模型
通过生活实例,认识圆周运动在生活中是普遍存在的,学习和研究圆周运动是非常必要和十分重要的,激发学习热情和兴趣。
学情分析
从实例中抽象出模型,再从模型中回归到实例,这样有利于学生对实例和模型的理解,有利于学生对实际物理问题的演绎,有利于学生对知识的掌握和应用;同时本教案中学生自主学习、分析、讨论、交流的机会很多,教师仅仅是引导学生,与学生一起参与学习过程,因此在课堂上可能有其他问题提出,教师应正确引导和处理这一问题,因为它是学生身上的闪光点。
教学重难点
教学重点
1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式
2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例。
教学难点
理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的,而不是一种特殊的力。
教法

学法
讲授法、分析归纳法、推理法
教学资源
投影仪




高中物理 物理教案-匀速圆周运动的实例分析 教案

高中物理 物理教案-匀速圆周运动的实例分析 教案

教案示例·惯性现象课时:1课时.教学要求:1.知道什么是惯性.2.会用惯性知识解释简单的有关现象.教具:课本图9-3的实验器材.学生实验器材:5个火柴盒,直尺.教学过程:一、复习前节知识1.原来静止的物体,不受外力时将保持什么状态?2.原来运动的物体,不受外力时将保持什么状态?二、进行新课1.惯性(1)什么是惯性.从牛顿第一定律知道,原来静止的物体,不受外力时将保持静止状态;原来运动的物体,不受外力时将以原来的速度大小做匀速直线运动.也就是说,物体在不受外力时,有保持原来的运动状态不变的性质.这种性质叫做惯性.(2)用“惰性”比喻“惯性”.我们也可以通俗地用物体有一种“习惯性”或叫“惰性”来理解“惯性”.就是说,一切物体都有一种“惰性”,这种“惰性”的表现就是不愿意改变原来的运动状态.只要不受到外界力的作用,它就保持原来的运动状态.除非有外力作用于它,才能迫使它改变原来的运动状态.2.惯性现象物体表现出惯性的现象很多.下面我们来做几个实验.(1)让学生把5个火柴盒摞起来,用火柴盒代替课本图9-2中的棋子.然后像图中那样用尺迅速打击下部的火柴盒,观察上面的火柴盒落在何处.引导学生分析实验现象:火柴盒原来的状态(静止),由于惯性,它要保持静止状态,所以落回原处.让学生自己分析课本引言图0-2鸡蛋掉入杯中的现象.(2)演示课本图9-3甲.引导学生分析讨论木块为什么向后倒:木块原来的状态(静止),下部突然向前运动,上部由于惯性仍保持静止,所以向后倒.(3)把木块平放在小车上,在小车和木块间涂点滑石粉(或撒点小米粒),像图9-3那样做实验.让学生注意观察小车遇到障碍物突然停止时,木块怎样运动.引导学生分析讨论,木块为什么向前滑出?木块原来随小车一起向前运动,小车突然停止,木块由于惯性仍向前运动,所以向前滑出.(4)看课本图9-4漫画.回答:汽车急刹车时,乘客倒向何方?分析讨论:为什么向前倒?(5)讨论:①汽车突然开动时,乘客倒向何方?为什么?②汽车遇到紧急情况刹车时,为什么不能立即停止而还要往前运动一段距离?3.惯性的应用拍打衣服可除去灰尘.使劲甩手可把手上的水甩掉.撞击可以使锤头、斧头紧套在把上.摩托车飞跃断桥.宇航员走出飞船后,仍能与飞船“并肩”前进,不会落在飞船后面.4.讨论本节后面“想想议议”中的问题.三、布置作业1.阅读课文.2.完成本节后练习题2、3、4.3.阅读章后的“汽车刹车之后”.(自愿阅读教学目标知识目标(1)通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系;(2)会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式;(3)通过加速度与质量和和合外力的定量关系,深刻理解力是产生加速度的原因这一规律;(4)认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系,认识加速度与和外力间的瞬时对应关系;(5)能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题.能力目标通过演示实验及数据处理,培养学生观察、分析、归纳总结的能力;通过实际问题的处理,培养良好的书面表达能力.情感目标培养认真的科学态度,严谨、有序的思维习惯.教学建议教材分析1、通过演示实验,利用控制变量的方法研究力、质量和加速度三者间的关系:在质量不变的前题下,讨论力和加速度的关系;在力不变的前题下,讨论质量和加速度的关系.2、利用实验结论总结出牛顿第二定律:规定了合适的力的单位后,牛顿第二定律的表达式从比例式变为等式.3、进一步讨论牛顿第二定律的确切含义:公式中的表示的是物体所受的合外力,而不是其中某一个或某几个力;公式中的和均为矢量,且二者方向始终相同,所以牛顿第二定律具有矢量性;物体在某时刻的加速度由合外力决定,加速度将随着合外力的变化而变化,这就是牛顿第二定律的瞬时性.教法建议1、要确保做好演示实验,在实验中要注意交代清楚两件事:只有在砝码质量远远小于小车质量的前题下,小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力(根据学生的实际情况决定是否证明);实验中使用了替代法,即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小.2、通过典型例题让学生理解牛顿第二定律的确切含义.3、让学生利用学过的重力加速度和牛顿第二定律,让学生重新认识出中所给公式.教学设计示例教学重点:牛顿第二定律教学难点:对牛顿第二定律的理解示例:一、加速度、力和质量的关系介绍研究方法(控制变量法):先研究在质量不变的前题下,讨论力和加速度的关系;再研究在力不变的前题下,讨论质量和加速度的关系.介绍实验装置及实验条件的保证:在砝码质量远远小于小车质量的条件下,小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力.介绍数据处理方法(替代法):根据公式可知,在相同时间内,物体产生加速度之比等于位移之比.以上内容可根据学生情况,让学生充分参与讨论.本节书涉及到的演示实验也可利用气垫导轨和计算机,变为定量实验.1、加速度和力的关系做演示实验并得出结论:小车质量相同时,小车产生的加速度与作用在小车上的力成正比,即,且方向与方向相同.2、加速度和质量的关系做演示实验并得出结论:在相同的力F的作用下,小车产生的加速度与小车的质量成正比,即.二、牛顿第二运动定律(加速度定律)1、实验结论:物体的加速度根作用力成正比,跟物体的质量成反比.加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同.即,或.2、力的单位的规定:若规定:使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N.则公式中的=1.(这一点学生不易理解)3、牛顿第二定律:物体的加速度根作用力成正比,跟物体的质量成反比.加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同.数学表达式为:.或4、对牛顿第二定律的理解:(1)公式中的是指物体所受的合外力.举例:物体在水平拉力作用下在水平面上加速运动,使物体产生加速度的合外力是物体所受4个力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉笔盒)(2)矢量性:公式中的和均为矢量,且二者方向始终相同.由此在处理问题时,由合外力的方向可以确定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.(3)瞬时性:物体在某时刻的加速度由合外力决定,加速度将随着合外力的变化而变化.举例:静止物体启动时,速度为零,但合外力不为零,所以物体具有加速度.汽车在平直马路上行驶,其加速度由牵引力和摩擦力的合力提供;当刹车时,牵引力突然消失,则汽车此时的加速度仅由摩擦力提供.可以看出前后两种情况合外力方向相反,对应车的加速度方向也相反.(4)力和运动关系小结:物体所受的合外力决定物体产生的加速度:当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同——→物体做匀加速直线运动当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反——→物体做匀减速直线运动以上小结教师要带着学生进行,同时可以让学生考虑是否还有其它情况,应满足什么条件.探究活动题目:验证牛顿第二定律组织:2-3人小组方式:开放实验室,学生实验.评价:锻炼学生的实验设计和操作能力.。

人教版高中物理必修二匀速圆周运动优质教案

人教版高中物理必修二匀速圆周运动优质教案

匀速圆周运动一、课程标准会描述匀速圆周运动。

二、教学目标•知识与技能1.了解物体做圆周运动的特征2.理解线速度、角速度和周期的概念,知道它们是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量,会用它们的公式进行计算。

3.理解线速度、角速度、周期之间的关系:2r v rTπω==•过程与方法1.联系学生日常生活中所观察到的各种圆周运动的实例,找出共同特征。

2.联系各种日常生活中常见的现象,通过课堂演示实验的观察,引导学生归纳总结描述物体做圆周运动快慢的方法,进而引出描述物体做圆周运动快慢的物理量:线速度大小svt=,角速度大小tϕω=,周期T、转速n等。

3.探究线速度与周期之间的关系2rvTπ=,结合2Tπω=,导出v rω=。

•情感态度与价值观1.经历观察、分析总结、及探究等学习活动,培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。

2.通过亲身感悟,使学生获得对描述圆周运动快慢的物理量(线速度、角速度、周期等)以及它们相互关系的感性认识。

三、教学建议•教材处理①课时建议:1课时②重点:线速度、角速度、周期概念的理解,及其相互关系的理解和应用,匀速圆周运动的特点难点:角速度概念的理解和匀速圆周运动是变速曲线运动的理解。

重点难点处理意见本节学习的一些物理量较抽象,教学中应联系各种日常生活中常见的现象,想办法多做演示实验以激发学生学习积极性,把抽象的物理量具体形象化,便于学生接受。

多用一些学生熟悉的、感兴趣的例子说明一些较难说清的问题,如用钟表指针针尖的运动快慢来说明为什么周期越大运动就越慢;风扇转动时,同一叶片上各点做圆周运动,在相同的时间内转过和角度相同而经过的弧长不同,这时仅用线速度并不能反映它们运动的快慢,从而有必要引入另一个描述圆周运动快慢的物理量—角速度。

线速度、角速度、周期之间的关系,由学生通过自己的思考得出。

联系上一章知识,引导学生得出匀速圆周运动的速度方向时刻在改变,是一种变速曲线运动。

③栏目处理意见[讨论与交流](课本P26)引导学生举出尽可能多的日常生活中圆周运动的例子,以丰富学生的感性认识,进一步引导学生概括出质点做圆周运动和匀速圆周运动的特征。

新教材人教版高中物理必修第二册 第六章 圆周运动 优秀教案教学设计

新教材人教版高中物理必修第二册 第六章 圆周运动 优秀教案教学设计

第六章圆周运动6.1圆周运动 ................................................................................................................... - 1 - 6.2向心力 ..................................................................................................................... - 11 - 6.3向心加速度 ............................................................................................................. - 20 - 6.4生活中的圆周运动.................................................................................................. - 29 -6.1圆周运动教学重、难点教学重点:1.对于线速度、角速度和周期概念的理解以及物理量之间的联系;2.理解匀速圆周运动的特点;教学难点:1. 理解线速度、角速度的物理意义;2. 理解匀速圆周运动的线速度方向。

教学准备课件演示教学过程教师活动学生活动设计意图一.导入新课:利用课件向学生展示图片、视频等,并让学生认真观察这些事物所做的运动有什么共同之处,让学生观察到圆周运动有什么运动特点。

【教师提出问题】对类似上述的运动应该怎样分析呢?下面让我们从来学习今天的内容——圆周运动。

二.讲授新课:(1)鼓励学生举例日常生活中的圆周运动。

如:钟表、电扇等。

【教师提出问题】怎样的运动叫做圆周运动?得出圆周运动的概念。

高中物理5.5《圆周运动》的实例分析教案(4)新人教版必修2

高中物理5.5《圆周运动》的实例分析教案(4)新人教版必修2

匀速圆周运动的实例分析教学目标知识目标1、进一步理解向心力的概念.2、理解向心力公式,进一步明确匀速圆周运动的产生条件,掌握向心力公式的应用.能力目标1、培养在实际问题中分析向心力来源的能力.2、培养运用物理知识解决实际问题的能力.情感目标1、激发学生学习兴趣,培养学生关心周围事物的习惯.教学建议教材分析教材首先明确提出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,接着详细介绍了火车转弯和汽车过拱桥两个常见的实际问题.后面又附有思考与讨论,开拓学生的思维.教法建议1、培养学生分析向心力来源的能力,分析问题时,要首先引导学生对做周围运动的物体进行受力情况分析,并让学生清楚地认识到求出物体沿半径方向受到的合外力,就是提供给物体做圆周运动的向心力.2、培养学生运用物体知识解决实际问题的能力.通过例题的分析与讨论(结合动画或课件),引导学生从中领悟掌握运用向心力公式的思路和方法.即:第一:根据物体受力情况分析向心力的来源,做匀速圆周运动的物体.第二:运用向心力公式计算做圆周运动所需的向心力.第三:由物体实际受到的力提供了它所需要的向心力,列出方程求解.3、可多举一些实例让学生分析.向心力可由重力、弹力、摩擦力等单独提供,也可由它们的合力提供.4、在讲述汽车过拱桥的问题时,汽车做的是变速圆周运动,对此要根据牛顿第二定律的瞬时性向学生指出:在变速圆周运动中,物体在各位置受到的向心力分别产生了物体通过各位置的向心加速度,向心力公式仍是适用的.但要注意,对于物体做匀速圆周运动的情况,只有在物体通过最高点和最低点时,向心力才是合外力.同时,还可以向学生指出:此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象,是发生在圆周运动中的超重或失重现象.教学设计方案匀速圆周运动的实例分析教学重点:分析向心力来源.教学难点:实际问题的处理方法.主要设计:一、讨论向心力的来源:例如:万有引力提供向心力(人造地球卫星);弹力提供向心力(绳系小球在光滑水平面上的匀速圆周运动);摩擦力力提供向心力(物价在转盘上随转盘一起转动);合力提供向心力(圆锥摆等).二、讨论火车转弯:(一)展示图片1:火车车轮有凸出的轮缘.(二)展示课件1:外轨作用在火车轮缘上的力F是使火车必须转弯的向心力.(三)展示课件2:外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力.(四)讨论:为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?三、讨论汽车过拱桥:(一)思考:汽车过拱桥时,对桥面的压力与重力谁大?(二)展示课件3:汽车过拱桥在最高点的受力情况(变变)(三)展示课件4:汽车过凹形桥时低点时的受力情况(变变)(四)总结在圆周运动中的超重、失重情况.探究活动1、荡秋千时,你对秋千底座的压力大小恒定吗?请你想办法实际验证一下,并解释为什么?2、请观察一下,建筑工地上用来砸实地面的“电动夯”工作时的情况:什么时候底座离开地面?什么时候砸向地面?为什么会出这样的结果?高╗考☆试:题(库。

高一物理最新教案-匀速圆周运动的实例分析教案 精品

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5.61 匀速圆周运动的实例分析一、教学目标1、知识目标(1)知道向心力是做匀速圆周物体的合外力,对变速圆周运动的物体向心力是沿半径方向(法向)的合外力;(2)知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动;(3)会在具体问题中分析向心力的来源。

2、能力目标培养学生的分析能力、综合能力和推理能力,明确解决实际问题的思路和方法。

3、德育目标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二、教学重点、难点分析1.重点:(1)掌握匀速圆周运动向心力、向心加速度的相关公式;(2)能用上述公式解决有关圆周运动的实例。

2.难点:理解向心力是由法向合力提供的,而不是一种特殊的力。

在变速圆周运动中公式中各量的对应关系。

三、教学方法讲授法、分析归纳法、推理法。

四、教具投影片、CAI课件。

五、教学过程(一)引入新课复习提问:向心加速度a的公式怎样写?根据牛顿第二定律F=ma可得,对应的向心力公式有哪几个?引入:在日常生活中有很多圆周运动问题,而且大多是变速圆周运动,本节课我们应用圆周运动的向心力和向心加速度公式来分析几个实际问题,并从匀速圆周运动的分析推广到变速圆周运动的分析。

(二)进行新课1、分析圆周运动问题的解题步骤(1)明确研究对象:根据研究的问题,确定研究的对象。

(2)定圆心找半径:确定研究对象在哪个平面内做圆周运动,找到圆心和半径。

(3)搞清向心力的来源: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;不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外,还要受到向心力的作用。

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。

(4)列方程:建立以向心加速度方向为正方向的坐标,根据向心力公式列方程。

对于变速圆周运动,向心力和向心加速度公式仍然适用,但要注意公式中各量的瞬时对应关系。

人教版高中物理必修二匀速圆周运动1优质教案

人教版高中物理必修二匀速圆周运动1优质教案

匀速圆周运动●本节教材分析本节课从运动学的角度来研究匀速圆周运动,围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开,要求理清各个物理量的相互关系,并能在具体的问题中加以应用.线速度、角速度和周期都是用来描述质点做匀速圆周运动快慢的物理量.用线速度比较质点做匀速圆周运动的快慢时,质点运动的圆周半径必须是相同的;用周期和角速度描述匀速圆周运动的快慢程度时,则不必考虑圆周的半径.在教学时应指明,我们可根据研究问题的方便,选用不同的描述方法.在匀速圆周运动中,周期和角速度这两个量是不随时间而变化的,线速度则是随时间而变化的.因为线速度是匀速圆周运动的瞬时速度,其大小虽然不变,但它的方向却是时刻改变的.因此匀速圆周运动是变速运动,匀速圆周运动中的“匀速”是相对线速度的大小不变而言的.●教学目标一、知识目标1.知道什么是匀速圆周运动.2.理解什么是线速度、角速度和周期.3.理解线速度、角速度和周期之间的关系.二、能力目标学会根据匀速圆周运动的有关公式分析和解决问题,进一步理解物理概念的学习方法.三、德育目标通过描述匀速圆周运动快慢的物理量的教学,使学生了解对于同一个问题可以从不同的侧面进行研究,同时它们之间既有区别,又有联系,要学会全面地认识问题的方法.●教学重点1.什么是匀速圆周运动.2.描述匀速圆周运动的物理量以及各物理量之间的联系.●教学难点理解描述匀速圆周运动快慢的各个物理量之间的联系.●教学方法讲授法、推理归纳法、比较分析法、分层教学法.●教学用具投影仪、CAI课件.●课时安排1课时●教学过程[投影]本节课的学习目标1.理解匀速圆周运动、线速度与角速度的概念.2.掌握线速度与角速度的计算公式及两者的联系.学习目标完成过程一、导入新课1.实例观察[录像剪辑]地球和各个行星绕太阳的运动.转动的电唱机上每一点的运动.电风扇转动时各点的运动.2.归纳导入[学生观察]这几个运动的共同点是其轨迹是圆周.[教师]这节课我们就来学习最简单的圆周运动——匀速圆周运动.二、新课教学(一)匀速圆周运动1.圆周运动轨迹是圆周的运动[CAI课件模拟]①变速圆周运动实例②匀速圆周运动实例[归纳]设疑过渡圆周运动包括匀速圆周运动和变速圆周运动,二者如何区分呢?[学生活动设计]①再次观察两运动②提示观察重点后再观察观察重点:相等时间内通过的弧长关系.[学生归纳]①变速圆周运动:相等时间内通过的弧长不等.②匀速圆周运动:相等时间内通过的弧长相等.2.匀速圆周运动[学生概括,教师总结]做圆周运动的物体,如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等,这种运动就叫做匀速圆周运动.[说明](1)匀速圆周运动是最简单的圆周运动,类似于匀速直线运动是最简单的直线运动.(2)其轨迹是圆周,是曲线,所以说是曲线运动.[过渡多媒体展示]一个电风扇选用不同的档位时,叶片转动快慢不同,但都是匀速圆周运动.[设疑]那如何来描述匀速圆周运动的快慢呢?(二)描述匀速圆周运动快慢的物理量1.线速度[教学设计]给出阅读提纲,学生先归纳,然后师生互动加深学习.[投影]阅读提纲(1)线速度的物理意义(2)线速度的定义(3)线速度的定义式(4)线速度的方向(5)匀速圆周运动的“匀速”同“匀速直线运动”的“匀速”一样吗?[学生活动设计](1)结合阅读提纲阅读课本内容(2)尝试自己归纳知识点(3)交流讨论,查缺补漏[师生互动]投影知识点并点评(1)物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢.(2)定义:质点做圆周运动通过的弧长和所用时间t的比值叫做线速度.(比值定义法)(3)大小:v =t s.单位:m/s(s 是弧长,非位移)(4)方向:在圆周各点的切线上(5)“匀速圆周运动”中的“匀速”指的速度的大小不变,即速率不变;而“匀速直线运动”中的“匀速”指的速度不变是大小方向都不变,二者并不相同. [结论]匀速圆周运动是一种变速运动. 2.角速度[CAI 课件]模拟唱片运动.在其上放一物体随唱片做匀速圆周运动.特写其与圆心的连线及其扫过的面积. [学生活动设计]①仔细观察各种情况,注意特写. ②尝试自己归纳知识点. [教师提示,学生归纳](1)物理意义:描述质点转过的圆心角的快慢.(2)定义:在匀速圆周运动中,连接运动质点和圆心的半径转过的角度ϕ跟所用时间t 的比值,就是质点运动的角速度.(3)定义式:ω=t ϕ,单位:rad/s .3.周期和频率 [学生活动] 阅读课本相关内容 类比归纳知识点 [师生互动,查缺补漏](1)周期:做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间.单位:秒(s)符号T .(2)频率:物体在1 s 内(单位时间)完成匀速圆周运动的圈数.单位:赫兹(Hz)或s -1,符号f . (3)二者关系:互为倒数即T ·f =1(4)物理意义:都是描述物体做圆周运动快慢的.(5)相关链接:转速:单位时间内转过的圈数[说明]:(1)实际应用较多.(2)同频率,符号n.(3)单位.转/秒(r/s).[点拨应用]一个质点绕半径为r的圆周匀速运动,它的周期为T,试求质点的线速度v和角速度ω.[学生活动设计]A层次:独立思考求解.B、C层次:尽可能独自结合定义求解.[结论]投影同学的解题结果.v=T rπ2ω=Tπ2(三)线速度、角速度、周期的关系1.线速度和角速度的关系[学生推导][补充推导][讨论]v=rω的讨论[学生活动设计][投影展示成果](1)r一定时,v与ω成正比.(2)v一定时,ω与r成反比.(3)ω一定时,v与r成正比.[CAI课件模拟]如下图靠皮带传送的两轮不打滑时,轮边缘上的点的线速度相等,因为在相等时间内边缘上各点走过的弧长相等.共轴转动的A、C两点与圆心的连线在相等时间内转过相同的角度,所以它们的角速度一样.[CAI课件模拟]如下图观察并分析A、B两点的线速度及A、C两点的角速度的关系.学生讨论得到:齿轮传动时,接触点处速度大小、方向都相同,因此轮缘上各个点线速度大小相等,同一轮上各点的角速度相等.2.v=2πr/T=2πr·f.ω=2π/T=2π·f[强化训练]如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r,c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动中皮带不打滑,则()A .a 点与b 点的线速度大小相等B .a 点与b 点的角速度大小相等C .a 点与c 点的线速度大小相等D .a 点与d 点的角速度大小相等 [学生讨论解答] [师生互动释疑]因为右轮和左侧小轮靠皮带传送而不打滑,所以v a =v c ,选项C 正确. 又b 、c 、d 绕同一轴转动,因此ωb =ωc =ωd由ωa =cc a a rv r v 21==2ωc .选项B 错误. 由v b =ωb r b =ωc ·21r c =21v c =21v a .选项A 错误.由ωa =v a /r a =c c r v 21=2ωc又ωc =ωd 所以ωa =2ωd 选项D 错误.[题后总结]这类问题的解题关键在于确定各个点是线速度相等还是角速度相等.要都看不出来则借助中间量推导.三、小结 [学生活动设计]分别独自归纳小结本节知识点[注意]各量的同与不同.[讨论]以地球绕太阳公转的线速度是3×104 m/s,角速度是2×10-7 rad/s分析为什么引入两个速度.[结论]二者各有局限性.四、作业1.复习本节知识点2.课后作业3.预习下节内容4.思考题地球半径R=6400 km,站在赤道上的人和站在北纬60°的人随地球转动的角速度多大?它们的线速度多大?参考答案:ωA=ωB=7.2×10-5 rad/sv A=460.8 m/s v B=230.4 m/s五、板书设计六、本节优化训练设计1.做匀速圆周运动的物体,10 s内沿半径为20 m的圆周运动了100 m,则其线速度为________,角速度为________,周期为________.2.质点做匀速圆周运动,下列哪些物理量不变()A.速度B.速率C.相对圆心的位移D.加速度3.关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系,下列说法中正确的是()A.线速度大的角速度一定大B.线速度大的周期一定小C.角速度大的半径一定小D.角速度大的周期一定小4.下列说法正确的是()A.在匀速圆周运动中线速度是恒量,角速度也是恒量B.在匀速圆周运动中线速度是变量,角速度是恒量C.线速度是矢量,其方向是圆周的切线方向,而ω是角速度D.线速度是矢量5.A、B两质点分别做匀速圆周运动,若在相同的时间内,它们通过的弧长之比s A∶s B =2∶3.而转过的角度之比φA∶φB=3∶2.则它们的周期之比T A∶T B=________.线速度之比v A∶v B=________.6.汽车车轮半径为1.2 m,行驶速率为72 km/h,设汽车与地面不打滑,在行驶中车轮的角速度是________,其转速是________.7.为了测定子弹的飞行速度,在一根水平放置的轴杆上固定着两个薄圆盘a、b,a、b 平行相距2 m,轴杆的转速为3600 r/min,子弹穿过两盘留下两个弹孔a、b,测得两孔所在的半径间的夹角为30°,如图所示则该子弹的速度是()A.360 m/s B.720 m/sC.1440 m/s D.1080 m/s8.如下图所示,一个物体环绕中心线OO′以ω角速度转动,则()A.A、B两点的角速度相等B.A、B两点的线速度相等C.若θ=30°,则v A∶v B=3∶2D.以上答案都不对9.如左下图,在同一竖直平面内有A、B两物体,A物体从a点起以角速度ω做半径为R的匀速圆周运动,同时B物体从圆心O点处自由下落,若要A、B两物体在d点相遇,求角速度ω必须满足的条件.10.半径为R的大圆盘以角速度ω旋转,如右上图所示,有人在盘边P点上随盘转动,他想用枪击中圆盘中心的目标O,若子弹速度为v0,则()A.枪应瞄准目标O射击B.枪应向PO右方偏过θ射击,而cosθ=ωR/v0C.枪应向PO左方偏过θ射击,而tanθ=ωR/v0D.枪应向PO左方偏过θ射击,而sinθ=ωR/v0参考答案:1.10 m/s0.5 rad/s12.57 s2.B3.D4.BD5.2∶3 2∶36.16.7 rad/s 2.65r/s7.C 8.AC9.ω=2k π+23πR g 210.D。

最新人教版高中物理必修2第六章《匀速圆周运动》示范教案

最新人教版高中物理必修2第六章《匀速圆周运动》示范教案

第二章圆周运动本章设计“圆周运动”一章仍然是应用牛顿运动定律解决物体受力与运动关系的动力学问题.第一节从认识质点做圆周运动的特性开始直到确定描述圆周运动的运动量,介绍了匀速圆周运动、线速度、角速度和周期几个物理量.然后通过分析研究做圆周运动物体的受力情况,认识到向心力的作用以及做圆周运动的物体受到的向心力或是某种性质的力或是几个力的合力或是某个力的分力,而不是一种什么特殊性质的力,并通过研究实验找到向心力与质点运动量的关系,同时引出了向心加速度的概念以及向心加速度的大小和方向.最后在离心现象这节中引导同学们进一步认识做圆周运动的物体在受力大小与运动线速度、角速度的关系,并从中了解到物体所受的力与所需的力不相等时会出现怎样的现象.建议本章安排四节新授课,两节习题课.第一节匀速圆周运动1课时第二节向心力2课时第三节离心现象及其应用1课时复习2课时第一节匀速圆周运动整体设计前面在研究直线运动和平抛运动规律的时候都是从物体的运动状态和受力与运动的关系出发总结出物体的运动规律,同样在圆周运动一章中也要从物体的运动和受力这两个方面来进行研究.匀速圆周运动是曲线运动的一种特殊形式,本节的中心内容是认识圆周运动和描述圆周运动状态的物理量的确定.在认识匀速圆周运动的过程中首先要把转动和圆周运动区别开来,然后重点要解决好描述物体运动快慢的线速度和角速度的物理意义.教学重点描述圆周运动的线速度和角速度两个物理量的意义.教学难点匀速圆周运动不是匀速运动.教学方法启发式、讨论式、互动式.课时安排1课时三维目标知识与技能1.在认识圆周运动的基础上掌握匀速圆周运动的运动状态变化特点.2.掌握描述物体运动快慢的线速度和角速度的物理意义并会用公式求解实际问题.3.能在学习过程中掌握描述物体运动状态的方法和思路.过程与方法掌握描述物体运动快慢的方法有两种:一种是利用单位时间内质点通过的弧长即线速度;另一种是利用单位时间内质点和圆心连线所转过的角度即角速度来描述.情感态度与价值观在认识和描述圆周运动特点的过程中培养同学们严谨的科学精神和学习态度.课前准备一盘磁带、一个钟表、一根细线拴住的小球、多媒体课件.教学过程导入新课师前面几章我们分别学习了质点的轨迹是直线的直线运动和质点的轨迹是曲线的平抛运动.那么同学们看一下让一根细线拴住的小球在竖直平面内以手为中心的运动有何特点?再想象一下如果我们把地球看成是一个球体,那么航天英雄杨利伟乘坐的“神舟五号”宇宙飞船围绕地球球心运动时,宇宙飞船的轨迹有什么特点?生这些物体的运动轨迹是圆周.师质点的运动轨迹在一条直线上的运动定义为直线运动,那么这些质点的运动该叫什么运动呢?生圆周运动.师同学们用类比法得出的结论非常正确.质点的运动轨迹是圆,那么这一点的运动就叫圆周运动.推进新课一、圆周运动如果质点的运动轨迹是圆,那么这一质点的运动就叫做圆周运动.师那么同学们讨论一下生活中所见到的哪些物体是做圆周运动的.生1运动员在圆形跑道上赛跑,地球围绕太阳公转.生2钟表的表针、风扇的叶片,自行车的车轮、砂轮等.师在直线运动中我们学习了质点,前面两位同学所列举的几个例子中的物体都可以看成质点吗?同学们讨论交流会得出下列结论.1.钟表的表针、风扇的叶片、自行车的车轮、砂轮、磁带,这些物体的整体均绕某一中心轴做圆周运动,叫做转动.转动物体上不同位置的各点运动轨迹不同,相同时间通过的弧长不同.2.运动员在圆形跑道上赛跑、地球围绕太阳公转、细线拴住的小球绕圆心运动、“神舟”五号绕地心运动,这些物体都可以看成质点,质点的运动轨迹是圆周的运动叫做圆周运动.二、如何描述圆周运动的快慢1.线速度师质点做直线运动可以用单位时间内质点的位移来描述快慢,而圆周运动由于往复性不能用单位时间内的位移来描述快慢,那么如何判断该点圆周轨道上的运动快慢?该点在经过一段时间t后,它在圆周轨道上的位置如何确定?生用弧长或路程.即单位时间内通过的弧长长度越大或同样的弧长用的时间越短表示质点的圆周运动越快.师同学们已经对圆周运动的快慢有了一个非常好的办法.即用质点通过的弧长s 跟通过这段弧长所用时间t 的比值来表示,即 v=ts . 师做直线运动的质点的速度既有大小又有方向,那么做圆周运动的质点的线速度方向又如何呢?(1)手握细线拴住的小球在竖直平面内做圆周运动时,突然放开手.(2)用砂轮摩擦铁棒,看飞出的火星.(3)自行车车轮在小雨中转动,看飞出的水滴.生通过上述现象可以得出做圆周运动的质点的线速度方向沿圆周运动的切线方向.师好!同学们已经对直线运动和圆周运动有了一定的认识,那么同学们比较一下运动员在跑道上的运动和钟表表针上某一点的运动,在运动中快慢是否保持恒定的速度呢?生钟表表针上某点的运动快慢保持不变,相等时间内所通过的弧长相等,而运动员运动快慢会有所不同.师非常正确.质点做圆周运动,如果在相等的时间内通过的圆弧长度相等,那么这种运动就叫做匀速圆周运动.那么匀速圆周运动是否就是匀速运动呢?生匀速直线运动的速度大小和方向均不改变,而匀速圆周运动的速度方向时刻在改变,所以不能把匀速圆周运动叫做匀速运动.师好.做匀速圆周运动的物体的速度方向是在圆周的每一点的切线方向上,因此速度方向总与半径垂直,时刻在变化着,所以匀速圆周运动是变速运动,做匀速圆周运动的物体处于非平衡状态.所谓“匀”,应理解为“匀速率”,即匀速圆周运动确切地说是匀速率圆周运动.2.角速度上面用单位时间内质点通过的弧长来表示圆周运动的线速度,那么对于钟表的表针与电扇叶片的转动的快慢用什么方法描述呢?生钟表表针或电扇叶片不同点的速度不同,但它们转过的角度相同.要描述二者运动的快慢可以用转速来描述,即单位时间内所转过的圈数.生表针在相同的时间内所转过的角度没有电扇叶片转过的角度大,即转动得慢.或转过相同的角度所用时间不同,时间长的慢.生单位时间内质点所在半径转过的角度φ跟所用时间的比值t 来表示,即ω=t. 师很好.这个物理量在物理学中叫做角速度.它的单位是:角度的单位——弧度,符号rad ;时间单位是秒,符号s ,二者的比值即:弧度每秒,符号:rad/s.3.周期师同学们认真观察一下做匀速圆周运动的物体运动一段时间后和运动之初相比,根据你的观察,能不能找出匀速圆周运动区别于直线运动的最显著的运动特征?生匀速圆周运动每经过一定时间,又回到原来的位置,具有往复性.师好,这种特性叫做周期性.物理中把质点运动一周所用的时间叫周期.师线速度、角速度、周期都可以用来描述匀速圆周运动的快慢,它们之间一定存在着什么关系呢?设某一物体沿半径为r 的圆周做匀速圆周运动,用v 表示线速度,用ω表示角速度,T 表示周期.生1做匀速圆周运动的质点在单位时间内所通过的弧长相等,即无论选取质点通过的弧长为多少,它与时间的比值都将是一个不变的量,那么求解线速度就可以用周长和周期的比值来表示.即Tr t s v π2==. 生2匀速圆周运动中质点与圆心的连线在相等时间内所扫过的角度与所用时间的比值相等. ω=Tπ2 4.线速度、角速度、周期的关系师上述关系中,你能不能说出线速度、角速度和周期在描述匀速圆周运动快慢时的不同之处?生线速度描述质点做圆周运动时单位时间内所通过的弧长;角速度描述单位时间内质点与圆心的连线扫过的角度;周期是质点完成圆周运动所用的时间.三者从不同的角度来描述质点的运动情况,既有联系又有区别.匀速圆周运动中线速度、角速度、周期的关系:v =T π2r ω=Tπ2 v=ωr 师v =ω r 的关系是从匀速圆周运动的线速度和角速度关系中推导出来的,也可由线速度和角速度的定义式导出:tr t s v ϕ===ωr 所以,此种关系不仅适用于匀速圆周运动也适用于非匀速圆周运动.课堂训练1.AB 两质点分别做匀速圆周运动,若在相等时间内,它们通过的弧长之比s A ∶s B =2∶3,而通过的圆心角之比φa :φb =3∶2,则线速度之比为多大?角速度之比为多大?它们的周期之比为多大?2.如图2-1-1,在匀速转动的皮带传动轮中,左轮的半径为R ,右轮的半径为r ,且R =2r ,轮子边缘点为A 、B ,已知C 点在被动轮半径的中点处,已知皮带不打滑,则轮缘上的A 、B 两点的速度有何关系?B 、C 两点的角速度有何关系?图2-1-13.计算机上常用的“3.5英寸、1.44MB”软磁盘磁道和扇区如图2-1-2所示,磁盘上共有80个磁道(即80个不同半径的同心圆),每个磁道分成18个扇区(每扇区为181圆周),每个扇区可记录512个字节.电动机使磁盘以300 r/min 匀速转动.磁头在读、写数据时是不动的.磁盘每转一圈,磁头沿半径方向跳动一个磁道.磁盘的磁道和扇区图2-1-2(1)一个扇区通过磁头所用的时间是多少?(2)不计磁头转移磁道的时间,计算机每秒内可从软盘上最多读取多少个字节? 参考答案1.解:根据线速度公式v=t s 得v A :v B =2∶3.根据角速度公式:ω=t ϕ 可得ωA ∶ωB =3∶2利用ω= Tπ2 可得T A ∶T B =2∶3.2.解:皮带与轮缘之间无相对运动,皮带各点的所通过的路程和与轮缘各点所通过的路程完全相同,因此皮带与轮缘各点的线速度相同.所以v A =v B .在同一轮上各点的角速度相同,ωA =ωC ,因此v A =2v C ,v C =ωC r ,v A =v B =ωB r =2ωC r.3.解:(1)每转用时t=51s ,一个扇区通过磁头所用的时间是t 0=s s 9011851=⨯. (2)每秒转n=5转,每秒内可从软盘上最多读取N=5×18×512=46 080个字节.课堂小结本节认识了物体的转动与质点的运动有所区别,同时重点研究了匀速圆周运动的运动特点和描述匀速圆周运动快慢的物理量——线速度、角速度和周期,以及三者之间的定量关系.板书设计第一节 匀速圆周运动一、匀速圆周运动1.质点轨迹是圆周.2.物体绕轴心做圆周运动.3.质点沿圆周运动,如果在相等的时间内通过的圆弧长度相等,这种运动叫匀速圆周运动.二、描述匀速圆周运动的量1.线速度:质点通过的弧长跟通过这段弧长所用时间的比值.T r t s v π2==2.角速度:质点所在半径转过的角度跟所用时间的比值.ω=t ϕ 3.周期:匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间.4.线速度、角速度、周期的关系:v =T π2r ω=Tπ2 v =ω r活动与探究1.很多同学上学所骑的自行车是可变速的.请你仔细观察一部变速自行车,并了解它是如何实现变速的.2.仔细观察录音机磁带传动的全过程,看看两个转轴转动的角速度有什么不同,它为什么能使磁带上的各点都以相同的速度经过磁头.课后习题详解1.在如图2-1-3所示的时钟中,秒针、分针和时针的转动周期分别是多少?角速度又是多少?在图中标出秒针的尖端经过“3”“6”“9”“12”时刻的速度方向.如果要知道秒针、分针和时针尖端转动的线速度大小,还需要知道什么物理量?算一算你家中的时钟或你自己的机械手表各指针尖端的线速度大小.图2-1-3答案:秒针、分针和时针的转动周期分别是60秒、3 600秒和43 200秒.角速度分别是0.033 π rad/s 、5.55×10-4 π rad/s 、4.63×10-5 π rad/s.秒针的尖端经“3”“6”“9”“12”时刻的速度方向如图中所标出的方向.如果要知道秒针、分针和时针尖端转动的线速度,在上面已知角速度的情况下根据v =ωr 可知还需要知道三针尖端到表轴心的距离,这样就可求出三者的线速度.2.对于做匀速圆周运动的物体,下面的说法是否正确?为什么?(1)速度不变;(2)速率不变;(3)角速度不变;(4)周期不变.答案:正确的是(2)(3)(4).解析:速度是矢量,既有大小又有方向,速率是速度的大小.匀速圆周运动的物体线速度的大小不变,相等时间内转过的角度相同,即角速度不变,转动一周的时间不变,即周期不变.3.如图2-1-1为一皮带传动装置,在传动过程中皮带不打滑.试比较轮上A 、B 、C 三点的线速度、角速度大小.答案:v A =v B >v C ,ωA =ωC <ωB解析:在皮带传动过程中,两轮不打滑,没有发生相对位移的变化,所以在相等的时间内路程相等.得v A =v B又因为A 、C 两点在一个轮上角速度相等,即ωA =ωC由v =ωr ,r A >r C ,可得v A >v C所以有v A =v B >v C ;因为v A =v B ,v A =ωA r A ,v B =ωB r B ,r A >r B ,所以ωA <ωB ,因此得:ωA =ωC <ωB .4.地球半径约为6 400 km ,地球赤道上的物体随地球自转的角速度是多少?线速度是多少?解析:地球上物体都有一个共同的角速度ω=T2=2.31×10-5 π rad/s , 根据v =ωr可得v =148 m/s.。

(新教材)统编人教版高中物理必修二第六章第1节《圆周运动》优质课教案(3课时)

(新教材)统编人教版高中物理必修二第六章第1节《圆周运动》优质课教案(3课时)

(新教材)统编人教版高中物理必修二第六章第1节《圆周运动》优质课教案(3课时)【教材分析】本课教材主要四个知识点:线速度、角速度、周期、线速度与角速度的关系。

教材一开始用自行车运动中大小齿轮运动快慢的现象引入,让学生对现象背后的规律展开思考,引出圆周运动规律的研究。

紧接着通过探究线速度的大小与方向变化规律,角速度的变化规律,周期与转速,最后得出线速度与角速度的关系规律。

教材安排有思考与讨论活动,以提高学生探究分析解决问题的能力。

【教学目标】1.知道什么是匀速圆周运动,知道匀速圆周运动是变速运动。

2.理解线速度、角速度、转速、周期等概念,会对它们进行定量计算。

3.理解掌握v=ωr和ω=2πn等公式。

4.熟悉同轴转动和皮带传动的特点。

5.理解匀速圆周运动的多解问题。

【核心素养】1.物理观念:通过圆周运动的学习,从物理学视角形成运动与相互作用的基本认识和观念;能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的。

2.科学思维:能从物理学视角认识圆周运动的内在规律;能基于经验事实建构物理模型抽象概括;运用分析综合、推理论证等方法。

3.科学探究:能基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。

4.科学态度与责任:在认识科学本质,认识科学会•技术•社会•环境关系的基础上,逐渐形成的探索自然的内在动力,严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。

【教学重难点】(一)教学重点:1.理解线速度、角速度、转速、周期等概念,会对它们进行定量计算。

2.理解掌握v=ωr和ω=2πn等公式。

(二)教学难点:理解匀速圆周运动的多解问题。

【学情分析】学生已经学习了直线运动,对力学有了较多的认识。

但本节是学习曲线运动中的圆周运动,学生首次接触,旨在要引导学生建立起运动的观点。

学生的理解能力有限,需要教师进一步耐心培养。

师要依托学生的经验、通过实验让学生感悟圆周运动的规律。

匀速圆周运动的实例分析教案

匀速圆周运动的实例分析教案

一、教学目标:1. 让学生了解匀速圆周运动的定义和特点。

2. 通过实例分析,让学生掌握匀速圆周运动的物理量计算方法。

3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学内容:1. 匀速圆周运动的定义2. 匀速圆周运动的特点3. 匀速圆周运动的物理量计算4. 实例分析:自行车匀速圆周运动5. 实例分析:匀速圆周运动在生活中的应用三、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生思考匀速圆周运动的特点和计算方法。

2. 利用生活中的实例,让学生直观地理解匀速圆周运动的概念和应用。

3. 运用小组讨论法,培养学生合作学习和解决问题的能力。

四、教学准备:1. 教学PPT2. 教学视频或图片:自行车匀速圆周运动3. 教学素材:自行车模型、圆形轨道等4. 计算器五、教学过程:1. 导入:通过展示自行车匀速圆周运动的视频或图片,引导学生关注匀速圆周运动的现象。

2. 新课:介绍匀速圆周运动的定义和特点,讲解匀速圆周运动的物理量计算方法。

3. 实例分析:以自行车匀速圆周运动为例,分析其物理量的计算过程。

4. 小组讨论:让学生结合生活实际,思考匀速圆周运动在生活中的应用,并进行小组讨论。

5. 总结:对本节课的内容进行总结,强调匀速圆周运动的特点和计算方法。

6. 作业布置:让学生运用所学知识,分析其他匀速圆周运动的实例,并进行计算。

六、教学评估:1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对匀速圆周运动概念的理解和掌握程度。

2. 小组讨论:观察学生在小组讨论中的表现,评估其合作学习和解决问题的能力。

3. 作业批改:对学生的课后作业进行批改,了解学生对匀速圆周运动物理量计算的掌握情况。

七、教学反思:1. 针对学生的课堂反馈,反思教学内容和方法是否适合学生的学习需求。

2. 考虑如何更好地激发学生的学习兴趣,提高课堂参与度。

3. 思考如何将生活实例与物理知识更有效地结合,帮助学生理解匀速圆周运动。

八、拓展与延伸:1. 探讨匀速圆周运动在现代科技领域的应用,如汽车行驶、卫星绕地球运动等。

匀速圆周运动的实例分析教案

匀速圆周运动的实例分析教案

匀速圆周运动的实例分析教案一、教学目标1. 让学生了解匀速圆周运动的概念及其特点。

2. 通过实例分析,使学生掌握匀速圆周运动的计算方法。

3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 匀速圆周运动的概念及特点2. 匀速圆周运动的计算方法3. 实例分析三、教学重点与难点1. 教学重点:匀速圆周运动的概念、特点及计算方法。

2. 教学难点:实例分析中的运动方程求解。

四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究匀速圆周运动的特点。

2. 利用数学工具,分析实例中的运动方程。

3. 结合现实生活中的实例,提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。

五、教学准备1. 教学课件:匀速圆周运动的概念、特点及实例分析。

2. 教学素材:相关实例视频或图片。

3. 数学工具:计算器、纸笔等。

六、匀速圆周运动的概念及特点七、匀速圆周运动的计算方法八、实例分析:硬币旋转九、实例分析:汽车匀速圆周运动十、总结与拓展六、匀速圆周运动的概念及特点1. 概念:匀速圆周运动是指物体在圆周路径上以恒定速度运动的现象。

2. 特点:a) 速度大小恒定,方向不断变化。

b) 加速度大小恒定,方向始终指向圆心。

c) 向心力大小恒定,方向始终指向圆心。

七、匀速圆周运动的计算方法1. 线速度(v)计算公式:v = 2πr / T,其中r为圆周半径,T为运动周期。

2. 角速度(ω)计算公式:ω= 2π/ T。

3. 向心加速度(a)计算公式:a = v²/ r = ω²r。

八、实例分析:硬币旋转1. 实例描述:将硬币放在旋转桌上,观察硬币的运动。

2. 分析步骤:a) 观察硬币的运动轨迹,确认其为匀速圆周运动。

b) 测量硬币的旋转速度(线速度)和旋转周期。

c) 计算硬币的向心加速度。

九、实例分析:汽车匀速圆周运动1. 实例描述:观察汽车在弯道上的运动。

2. 分析步骤:a) 观察汽车的运动轨迹,确认其为匀速圆周运动。

b) 测量汽车的速度(线速度)和运动周期。

匀速圆周运动的实例分析教案

匀速圆周运动的实例分析教案

匀速圆周运动的实例分析教学设计思路:一、教学理念本节课的教学设计努力遵循教育部颁发的《普通高中物理课程标准》倡导的“促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考”的教学理念.在课堂教学中以问题为主线,倡导情景设置、师生交流,在自主、合作、探究的氛围中,引导学生自己提出问题,努力促使学生成为一个研究者.二、教学方法1.改变教师一味讲授、学生被动接受的方式,努力引导学生进行自主探究式的学习.整个教学设计始终围绕各问题小组提出的问题,引导学生进行交流并逐步解决问题.课堂上减少教师滔滔不绝的画面,更多的时间留给学生发表自己的见解并相互进行交流、讨论.转变学、教方式,努力体现学生的主体性.师生互动活动设计:( 1 )教师利用多媒体课件展示物理情景,在分析时点拨关键之处.( 2 )学生通过自学、观察来讨论、分析实际问题与书本知识的联系,找出解决办法.2.为了在课堂教学中顺利地实现三维目标,必须首先创设问题情境,为问题教学创造良好的教学氛围,这样可以引起学生对教学内容的兴趣,激发学生的求知欲望,为完成课程目标打下基础,为教学活动的顺利开展创造条件.从本次公开课的导入部分所产生的效应,可以看出新课程理念下创设问题情境的重要性.( 1 )身边的课程资源是创设问题情境的源泉学生最熟悉的现象莫过于身边的物理现象,对身边的物理现象感兴趣,是学生的天性.因此,在物理教学过程中,应充分利用身边的课程资源,接近学生的经验,这样创设出来的问题情境才有亲切感,才会营造出良好的课堂氛围.一个小小的“ 水流星” 实验能够引起学生强烈的共鸣就是很好的例证.( 2 )问题情境的创设要抓住如下几个要素①根据学校的实际情况选择课程资源由于各个学校的条件有所不同,所以在选择课程资源时应依据教材的要求,结合本校的实际情况进行取舍,灵活变通.②根据学生的实际情况整合课程资源由于学生的起点、能力等有所不同,教师应根据学生的实际情况,对现有的课程资源进行整合,创设符合学生实际、贴近学生生活的问题情境,这样才能充分调动学生的积极性,为探究活动找到一条最佳的入题“ 路径”.③问题情境应与“ 焦点问题” 相配合焦点问题就是所研究的事物或对象的主要问题.确定了焦点问题就等于确定了探究活动的主攻方向,便于把注意力集中到被研究的问题上.因为问题情境是为“ 焦点问题” 服务的,所以问题情境的创设不能与“ 焦点问题” 相脱节,不能把问题做“ 花” 做“ 难” ,应讲究“ 针对性” 和“ 实效性”.④问题情境应为“ 焦点问题” 做铺垫问题情境的创设就是为了让教师更好地引导学生围绕焦点问题展开探究活动,使学生掌握知识与技能,体验过程与方法,受到情感态度与价值观的熏陶.在开展探究活动的过程中,教师应根据学生的认知水平、实验能力等情况,设置一些子问题,为学生“ 铺垫” 合适的“ 台阶” ,引导学生由解决子问题逐步过渡到焦点问题,最终达到解决焦点问题的目的.( 3 )问题情境的创设应体现师生共同参与在新课程理念下,教师既是学生进行探究活动的指导者,同时也是学生参与探究活动的合作者.在问题情境的创设过程中,要求教师将自己的行为与学生的活动紧密地联系起来,与学生一道共同参与问题情境的创设,这样才能引起共鸣,产生良好的“ 入题” 效果.( 4 )问题情境的创设要让学生有成就感新课程理念强调渗透“ 情感态度与价值观” 的熏陶,即培养学生学习物理的兴趣与激情.只有让学生在参与探究活动的过程中获得成功,才能更好地让学生体会到学习物理的乐趣与价值,才能让学生在学习的过程中迸发出激情的火花.在问题情境的创设过程中,教师要千方百计地引导学生积极参与其中,并让学生获得成功,让学生感受学习物理的快乐,领悟自然的和谐与奇妙.学习任务分析:一、培养学生分析向心力来源的能力,引导学生对做圆周运动的物体进行受力分析,让学生清楚地认识到物体沿半径方向受到的合外力,就是提供给物体做圆周运动的向心力.二、培养学生运用物理知识解决实际问题的能力,通过对例题的分析与讨论(结合动画或课件),引导学生从中领悟、掌握运用向心力公式的思路和方法.第一,根据物体受力情况分析向心力的来源.第二,运用向心力公式计算做圆周运动所需的向心力.第三,物体实际受到的力提供了它所需要的向心力,列出方程求解.三、可多举一些实例让学生分析.向心力可由重力、弹力、摩擦力等单独提供,也可由它们的合力提供.四、在讨论汽车过拱桥的问题时,汽车做的是变速圆周运动,对此要根据牛顿第二定律的瞬时性向学生指出:在变速圆周运动中,物体在各位置受到的向心力分别产生了物体通过各位置的向心加速度,向心力公式仍然适用.但要注意,对于物体做变速圆周运动的情况,只有在物体通过最高点和最低点时,向心力才是合外力.同时,还可以向学生指出:此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象,是发生在圆周运动中的超重或失重现象.学习者分析:一、学生学完匀速圆周运动的理论知识,尚缺乏实际的应用,对定律的理解还比较粗浅,本节课帮助学生建立一个生动活泼的场景,利于学生的理解、消化.二、本节课来源于生活中的大量实例,但学生对相关新事物、新情况的了解较为片面,不能很好地由感性认识提升为理性认识,通过对本节的学习让学生掌握探究学习的一般方法,使其成为学生终身学习的基础.教学目标:一、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,那么这个力或这个合力就是做匀速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.二、过程与方法1.通过对匀速圆周运动实例的分析,渗透理论联系实际的观点,提高学生分析和解决问题的能力.2.通过匀速圆周运动的规律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.三、情感态度与价值观1.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,学会用合理、科学的方法处理问题.2.通过对离心现象的应用和防止的实例分析,使学生明白事物都是一分为二的,要学会用一分为二的观点来看待问题.3.养成良好的思维习惯,形成科学的价值观.教学准备:多媒体电脑及大屏幕投影重点难点1.教学重点:曲线运动的速度方向、物体做曲线运动的条件.2.教学难点:物体做曲线运动的条件,曲线运动的普遍规律.生:万有引力提供向心力(人造地球卫星);弹力提供向心力(系绳小球在光滑水平面上做匀速圆周运动);摩擦力提供向心力(物体在转盘上随转盘一起转动);合力提供向心力(圆锥摆等).师:(说明)( 1 )向心力是按效果命名的力.( 2 )任何一个力或几个力的合力只要作用效果是使物体产生向心加速度,这个力或合力就是物体所受的向心力;它可以是某种性质的一个力,也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力.( 3 )不能认为做匀速圆周运动的物体在各种实际的力之外,还要另外受到向心力.二、火车转弯问题1.图片展示:平直轨道上匀速行驶的火车.提出问题:( 1 )火车受几个力的作用?( 2 )这几个力的关系如何?[学生活动设计]( 1 )观察火车运动情况.( 2 )画出受力示意图,结合运动情况分析各力的关系.[师生互动]( 1 )火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力 .( 2 )四个力的合力为零,其中重力和支持力的合力也为零,牵引力和摩擦力的合力也为零.[过渡]火车转弯时情况会有何不同呢?[图片]平弯轨道火车转弯情形.提出问题:( 1 )转弯与直进有何不同?( 2 )受力分析.[学生活动]结合所学知识讨论分析.[师生互动][思维方法渗透]只要是曲线轨迹就需要提供向心力,并不是一定做匀速圆周运动.中的r 指确定位置的曲率半径.[结论]转弯时需要提供向心力,而平直前行不需要.受力分析得:需增加一个向心力 ( 效果力 ) ,由铁轨外轨的轨缘和铁轨之间互相挤压产生的弹力提供.[深入思考]师:挤压的后果会怎样?[学生讨论]利用图片展示,提高学生兴趣.[设疑引申]师:那么应该如何解决这一实际问题?[学生活动]师:发挥自己的想象力结合知识点设计方案.[提示]( 1 )设计方案的目的是为了减小弹力.( 2 )录像剪辑——火车转弯.[学生提出方案]铁路外轨比内轨高,使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上.此时,重力和支持力不再平衡,它们的合力指向“圆心”,从而减轻铁轨和轨缘的挤压.[点拨讨论]师:那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢?[学生归纳]生:重力和支持力的合力正好提供向心力,铁轨的内外轨均不受到挤压 ( 不需有弹力 ).[定量分析][投影]如下图所示.设车轨间距为L ,两轨高度差为h ,转弯半径为R ,火车质量为M.[师生互动分析]根据三角形边角关系.对火车的受力情况进行分析,重力和支持力的合力提供向心力,内外轨均无挤压.又因为θ 很小所以sinθ =tanθ.学生的思维在于教师的激发,学习的积极性在于教师的调动.通过让学生发表见解,提出疑综合有故又所以[实际讨论]在实际中反映的意义是什么?[学生活动]结合实际经验总结:实际中,铁轨修好后h 、R 、L一定,g 为定值,所以火车转弯时的车速为一定值.[拓展讨论]若速度大于又如何?小于呢?[师生互动分析]( 1 ) F 向>F ( F 支与 G 的合力 ) ,故外轨受挤压,对轨缘有作用力 ( 侧压力 ) F 向=F +F 侧.( 2 ) F 向< F ( F 支与 G 的合力 ) ,故内轨受挤压后对轨缘有侧压力.F 向=F-F 侧.[说明]向心力是水平的三、飞机转弯1.录像剪辑——飞机转弯,提问:向心力的来源.受力分析,如图所示.问题小组提出的问题很多,课堂上师生探究的仅仅是其中的一部分.四、汽车过拱桥问题1.凸形桥和凹形桥(1) 物理模型[投影]如图(2) 因是桥形弯曲,故需向心力.2.在静止情况下分析.[学生活动]结合“平衡状态”进行受力分析.[同学解答]生:重力、支持力,二者合力为零,F 压=G.3. 以速度v 过桥顶 ( 底 )(1) 过凸形桥顶[学生活动]① 画受力示意图 .② 利用牛顿运动定律分析F 压.[同学主动解答]① 考虑沿半径方向受力② 牛顿第三定律 .F 压=F N③ F 压=F N=④ 讨论:由上式知v 增大时,F 压减小,当时,F 压=0;当时,汽车将脱离桥面,发生危险.(2) 过凹形桥底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,提高学生分析和解决问题的能力.[学生活动]① 画受力示意图.② 利用牛顿定律分析F 压.[提问 C 层次同学,类比分析]① 考虑沿半径受力② 牛顿第三定律 F 压=F N③ F 压=F N=④ 由上式知,v增大,F 压增大.[拓展讨论]实际生活中的拱形桥是哪种?为什么?[理论联系实际分析]① 实际中都是拱形桥.② 原因F 压<mg.失重注意:强化训练例题1:质量为m的小球用长为L 的细线连接着,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向夹角为θ ,试求其角速度的大小?对小球而言,只受两个力,重力和细线拉力,这两个力的合力mg tanθ提供向心力,知道半径r =L sinθ所以由得总结规律.[投影]解题思路:通过实例分析,达到巩固所学知识的目的.1.明确研究对象,分析其受力情况,确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置,以确定向心力的方向,这是基础.2.确定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,此为解题关键.3.列方程求解 . 在一条直线上,简化为代数运算;不在一条直线上,运用平行四边形定则.4.解方程,并对结果进行必要的讨论.内容拓展;离心运动1.认识离心运动[ 师生互动 ]师: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 ? 发表你的见解并说明原因.[ 学生讨论 ]生:我认为做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用,它会沿切线飞出去,如体育中的“链球”运动,运动员一松手,“链球”马上飞了出去.生:如果物体受的合力不足以提供向心力,它会做逐渐远离圆心的运动.如:在电影中经常看到,速度极快的汽车在急速转弯时,会出现向外侧滑的现象.师: ( 听取学生代表的发言,点评、总结 ) 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.[ 讨论与思考 ]师:请同学们结合生活实际,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的离心运动是怎样发生的吗 ?学生认真思考并讨论问题,学生代表发表见解,相互交流、讨论.教师听取学生见解,点评、总结.并投影出洗衣机脱水筒及洗衣机脱水时水的受力分析图.点评:培养学生观察生活的良好品质,培养学生发现问题、解利用所学知识解释生活中的现象,提高解题能力的同时大大增强学生的学习兴趣.2.离心运动的应用和防止离心运动有很多应用,离心干燥器就是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置,在纺织厂里用来使棉纱、毛线或纺织品干燥.把湿物体放在离心干燥器的金属网笼里,网笼转得比较慢时,水滴跟物体的附着力 F 足以提供所需的向心力 F ,使水滴做圆周运动.当网笼转得比较快时,附着力 F 不足以提供所需的向心力 F ,于是水滴做离心运动,穿过网孔,飞到网笼外面.洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的.我们知道,体温计装有水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口,测过体温后,升到缩口上方的水银柱因受缩口的阻力不能自动缩回玻璃泡里.在医院里将许多用过的体温计装入小袋内放在离心机上,转动离心机,把水银柱甩回玻璃泡里.当离心机转得比较慢时,缩口的阻力F足以提供所需的向心力,缩口上方的水银柱做圆周运动 . 当离心机转得相当快时,阻力F不足以提供所需的向心力,水银柱做离心运动而进入玻璃泡内.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间的静摩擦力提供的.如果转弯时速度过大,所需向心力F大于最大静摩擦力F max,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.作业“练习与评价”第 1、 2 题.教学流程图:教学反思:圆周运动在实际生活中有广泛的应用,有关圆周运动的问题是对牛顿运动定律的进一步应用,是教学的难点,同时也是学习机械能和电学知识的基础,通过实例分析求解,教会学生解决问题的一般方法,特别要掌握几个模型及条件.(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。

圆周运动教案(优秀6篇)

圆周运动教案(优秀6篇)

圆周运动教案(优秀6篇)高中物理圆周运动教案篇一(一)知识与技能1、理解线速度、角速度、转速、周期等概念,会对它们进行定量的计算。

2、知道线速度与角速度的定义,知道线速度与周期,角速度与周期的关系。

3、理解匀速圆周运动的概念和特点。

(二)过程与方法1、学会用比值定义法来描述物理量。

2、会用有关公式求简单的线速度、角速度的大小。

(三)情感、态度与价值观通过本节知识,了解匀速圆周运动的实际应用意义。

圆周运动是变速运动吗篇二高中物理《圆周运动》课件一、教材分析本节内容选自人教版物理必修2第五章第4节。

本节主要介绍了圆周运动的线速度和角速度的概念及两者的关系;学生前面已经学习了曲线运动,抛体运动以及平抛运动的规律,为本节课的学习做了很好的铺垫;而本节课作为对特殊曲线运动的进一步深入学习,也为以后继续学习向心力、向心加速度和生活中的圆周运动物理打下很好的基础,在教材中有着承上启下的作用;因此,学好本节课具有重要的意义。

本节课是从运动学的角度来研究匀速圆周运动,围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开,通过探究理清各个物理量的相互关系,并使学生能在具体的问题中加以应用。

(过渡句)知道了教材特点,我们再来了解一下学生特点。

也就是我说课的第二部分:学情分析。

二、学情分析学生虽然已经具备了较为完备的直线运动的知识和曲线运动的。

初步知识,并学会了用比值定义法描述匀速直线运动的快慢,尽管如此,但由于匀速圆周运动的特殊性和复杂性以及学生认知水平的差异,本节课的内容对学生来讲仍然是一个不小的台阶。

(过渡句)基于以上的教材特点和学生特点,我制定了如下的教学目标,力图把传授知识、渗透学习方法以及培养兴趣和能力有机的融合在一起,达到最好的教学效果。

三、教学目标【知识与技能】知道描述圆周运动快慢的两个物理量——线速度、角速度,会推导二者之间的关系。

【过程与方法】通过对传动模型的应用,对线速度、角速度之间的关系有更加深入的了解,提高分析能力和抽象思维能力。

物理教案-匀速圆周运动的实例分析

物理教案-匀速圆周运动的实例分析

物理教案-匀速圆周运动的实例分析一、教学目标:1. 让学生理解匀速圆周运动的概念,知道匀速圆周运动的特点。

2. 通过实例分析,让学生掌握匀速圆周运动的运动学方程。

3. 培养学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。

二、教学内容:1. 匀速圆周运动的概念及特点2. 匀速圆周运动的运动学方程3. 实例分析:自行车匀速圆周运动三、教学重点与难点:1. 教学重点:匀速圆周运动的概念、特点及运动学方程。

2. 教学难点:匀速圆周运动的运动学方程的运用。

四、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探讨匀速圆周运动的特点和运动学方程。

2. 利用实物模型和动画演示,帮助学生直观地理解匀速圆周运动。

3. 通过小组讨论和课堂讲解,提高学生的分析和解决问题的能力。

五、教学过程:1. 引入:讲解匀速圆周运动的概念,让学生观察和描述生活中的匀速圆周运动现象。

3. 推导匀速圆周运动的运动学方程,让学生通过小组讨论和课堂讲解,理解并掌握运动学方程的运用。

4. 实例分析:以自行车匀速圆周运动为例,引导学生运用运动学方程分析自行车的运动状态。

5. 课堂练习:让学生运用运动学方程分析其他匀速圆周运动实例,巩固所学知识。

7. 作业布置:布置相关练习题,巩固所学知识。

六、教学评估:1. 课堂问答:通过提问学生对匀速圆周运动的概念、特点和运动学方程的理解程度,评估学生的基础知识掌握情况。

2. 小组讨论:观察学生在小组讨论中的参与程度和分析问题的能力,评估学生的合作能力和解决问题的能力。

3. 课堂练习:检查学生完成练习题的情况,评估学生对匀速圆周运动学方程的运用能力。

七、教学拓展:1. 讲解实际应用:介绍匀速圆周运动在实际生活中的应用,如汽车行驶、行星运动等,激发学生的兴趣。

2. 深入学习:引导学生思考匀速圆周运动与其他运动形式的区别和联系,拓展学生的知识视野。

八、教学反思:1. 教学效果:反思本节课的教学效果,评估学生对匀速圆周运动的理解程度和运用能力。

高中物理5.5《圆周运动》的实例分析教案(3)新人教版必修2

高中物理5.5《圆周运动》的实例分析教案(3)新人教版必修2

匀速圆周运动的实例分析●本节教材分析本节课在匀速圆周运动的基础上,结合两个实际例子进行分析,教学时要注意充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,拓展知识的应用.分析和解决有关匀速圆周运动的问题,重要的是搞清楚向心力的来源,这是研究匀速圆周运动的关键,在具体问题的分析时,要注意:1.要判断圆心的位置和质点做匀速圆周运动的半径.2.对向心力来源的分析,要明确分析和计算的依据仍是普遍的运动规律——牛顿第二定律,只是这里的加速度是向心加速度.课本分析了汽车通过拱桥顶点的力、速度、加速度的问题.汽车通过拱桥的运动过程是变速圆周运动,这里只分析车过顶点时的情况,教学中应注意不要再扩展一般情况下的变速圆周运动的问题,也不要求提及切向分力和法向分力,以免增加难度,加重学生的负担.●教学目标一、知识目标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,它就是物体所受的向心力.2.会在具体问题中分析向心力的来源.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.二、能力目标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.三、德育目标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.●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.●教学方法讲授法、分析归纳法、推理法、分层教学法.●教学用具投影仪、CAI课件●课时安排1课时●教学过程[投影]本节课的学习目标1.知道向心力是由物体沿半径方向的合外力来提供的.2.知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动.3.会在具体问题中分析向心力的来源.学习目标完成过程一、导入新课1.复习匀速圆周运动知识点(提问)①描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系.②从动力学角度对匀速圆周运动进行认识.2.直接过渡导入学以致用是学习的最终目的,本节课通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应用.二、新课教学(一)火车转弯问题[CAI课件]模拟在平直轨道上匀速行驶的火车.提出问题:1.火车受几个力作用?2.这几个力的关系如何?[学生活动设计]1.观察火车运动情况.2.画出受力示意图,结合运动情况分析各力的关系.[师生互动]1.火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力.2.四个合力为零,其中重力和支持力合力也为零,牵引力和摩擦力合力也为零. [过渡]那火车转弯时情况会有何不同呢?[CAI 课件]模拟平弯轨道火车转弯情形.提出问题:1.转弯与直进有何不同?2.受力分析.[学生活动] 结合所学知识讨论分析[师生互动]1.[思维方法渗透]只要是曲线轨迹就需要提供向心力,并不是非得做匀速圆周运动.F =m r v 2中的r 指的是确定位置的曲率半径.[结论]转弯时需要提供向心力,而平直路前行不需要.2.受力分析得:需增加一个向心力(效果力),由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供.[深入思考]挤压的后果会怎样?[学生讨论]由于火车质量、速度比较大,故所需向心力也很大.这样的话,轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大,导致的后果是铁轨容易损坏,轨缘也容易损坏.[设疑引申] 那么应该如何解决这一实际问题?[学生活动] 发挥自己的想象能力结合知识点设计方案.[提示]1.设计方案目的为了减小弹力2.录像剪辑——火车转弯.[学生提出方案]火车外轨比内轨高,使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上.此时,重力和支持力不再平衡,它们的合力指向“圆心”,从而减轻铁轨和轮缘的挤压.[点拨讨论] 那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢? [学生归纳]重力和支持力的合力正好提供向心力,铁轨的内外轨均不受到挤压(不需有弹力) [定量分析][投影]如下图所示设车轨间距为L ,两轨高度差为h ,转弯半径为R ,质量为M 的火车运行.[师生互动分析]据三角形边角关系sin =L h.对火车的受力情况(重力和支持力合力提供向心力,对内外轨都无挤压)tan =Mg F又因为很小所以sin =tan .综合有L h=Mg F故F =L hMg又F =M R v 2所以v =L ghR[实际讨论]v =L ghR在实际中反映的意义是什么? [学生活动]结合实际经验总结:实际中,铁轨修好后h 、R 、L 为定值,又g 为定值,所以火车转弯时的车速为一定值. [拓展讨论]若速度大于L ghR又如何?小于呢? [师生互动分析]1.v >L ghR −−−→−=R v m F 2向F 向>F (F 支与G 的合力),故外轨受挤压对轮缘有作用力(侧压力) F 向=F +F 侧.2.V <L ghR −−−→−=R v m F 2向F 向<F (F 支与G 的合力),故内轨受挤压后对轮缘有侧压力.F 向=F -F 侧.[说明]向心力是水平的.(二)汽车过拱桥问题1.凸形桥和凹形桥(1)物理模型[投影]如图(2)因是曲线,故需向心力2.静止情况分析[学生活动]结合“平衡状态”受力分析[同学积极解答]受重力、支持力,二者合力为零,F 压=G .3.以速度v 过桥顶(底)(1)过凸形桥顶[学生活动]1.画受力示意图.2.利用牛顿定律分析F 压.[同学主动解答,投影]1.考虑沿半径方向受力mg -F N =m r v 22.牛顿第三定律.F 压=F N3.F 压=F N =mg -m r v 2<mg4.讨论:由上式知v 增大时,F 压减小,当v =gr 时,F 压=0;当v >gr 时,汽车将脱离桥面,发生危险.(2)过凹形桥底[学生活动]1.画受力示意图.2.利用牛顿定律分析F 压.[提问C 层次同学,类比分析]1.考虑沿半径受力F N -mg =m r v 22.牛顿第三定律F N =F 压3.F 压=F N =m r v 2+mg >mg4.由上式知,v 增大,F 压增大[拓展讨论] 实际中桥都建成哪种拱形桥?为什么?[理论联系实际分析]1.实践中都是凸形桥.(三)归纳匀速圆周运动应用问题的解题思路.[学生活动]结合火车转弯问题和汽车过桥问题各自归纳.要求:A 层次:写出重点关键步骤.B 层次:标明思维方式,注意事项.C 层次:分步确定.[投影]解题思路1.明确研究对象,分析其受力情况,确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置,以确定向心力的方向,这是基础.2.确定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,此为解题关键.3.列方程求解.在一条直线上,简化为代数运算;不在一条直线上,用平行四边形定则.4.解方程,并对结果进行必要的讨论.[强化训练]一根细绳下端拴着一个小球,抓住绳的上端,使小球在水平面内做圆周运动.细绳就绕圆锥面旋转,这样就形成了一个圆锥摆,试分析:(1)小球受力情况;(2)什么力成为小球做圆周运动的向心力.参考答案:(1)受力:重力、拉力(2)二者合力提供向心力三、小结1.教师小结本节通过几个典型实例分析进一步认识了匀速圆周运动的一些特点,以及在实际问题中的具体应用,得出了此类问题的具体解题步骤及注意事项.2.学生归纳[学生活动]分别独自按照教师提示及自己的理解归纳本节主要知识体系.3.抽查实物投影、激励评价.四、作业1.复习本节解题思路2.课本练习3.预习下节五、板书设计六、本节优化训练设计1.如图所示,质量为m的小球用细线悬于O点,可在竖直平面内做圆周运动,到达最高点时的速度v=lg(l为细线长),则此时细线的张力为________;若到达最高点时的速度v=2lg时,细线的张力为________.2.铁路转弯处的圆弧半径是R,内侧和外侧的高度差为h,L是两轨间距离,当列车的转弯速率大于________时,外侧铁轨与轮缘间发生挤压.3.如下图所示,质量为m的滑块滑到圆弧轨道的最低点时速度大小为v,已知圆弧轨道的半径是R,则滑块在圆弧轨道最低点时对轨道的压力是________.4.如下图半径为R的圆筒A,绕其竖直中心轴匀速转动,其内壁上有一质量为m的物体B,B一边随A转动,一边以竖直的加速度a下滑,AB间的滑动摩擦系数为μ,A转动的角速度大小为________.5.在水平面上转弯的汽车,向心力是( )A.重力与支持力的合力B.静摩擦力C.滑动摩擦力D.重力、支持力、牵引力的合力6.用细绳拴着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是( ) A.小球过最高点时,绳子的张力可以为0B.小球过最高点时的最小速度是0C .小球做圆周运动过最高点的最小速度是gRD .小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与所受重力方向相反7.汽车在倾斜的轨道上转弯如图所示,弯道的倾角为,半径为r ,则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是(设转弯半径水平)( ) A .θsin gr B .θcos gr C .θtan grD .θcot gr8.如图所示,物体P 用两根长度相等不可伸长的细线系于竖直杆上,它们随杆转动,若转动角速度为,则( )A .只有超过某一值时,绳子AP 才有拉力B .绳B P 的拉力随的增大而增大C .绳子B P 的张力一定大于绳子AP 的张力D .当增大到一定程度时,绳AP 的张力大于B P 的张力参考答案:1.0 3 mg2.22h L hRg-3.m R v 2+mg4.μ-R a g )( 5.B 6.AC 7.C 8.ABC●备课资料一、物体做圆周运动的条件1.质点做匀速圆周运动的条件:合外力大小保持不变,方向始终线与速度方向垂直且指向圆心.2.竖直平面内的圆周运动,一般情况下是变速圆周运动,物体能否通过圆周的最高点是有条件的.(1)没有物体支撑的小球,在竖直平面内做圆周运动,通过最高点的情况,如图甲所示.注意:绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力.A:临界条件:绳子或轨道对小球没有力的作用(即T=0 或N=0)mg=m Rv2所以v临=gR注意:如果小球带电,且空间存在电、磁场时,临界条件应是小球所受重力、电场力和洛伦兹力的合力作为向心力,此时v临≠gRB:能通过最高点的条件:v≥gR当v>gR时绳对球产生拉力,轨道对球产生压力C:不能通过最高点的条件:v<gR实际上小球还不到最高点时就脱离了轨道.(2)与轻杆相连的小球做圆周运动,通过最高点的情况:注意杆与绳不同,杆对物体既能产生拉力,也能对球产生支持力.A:当v=0时,N=mg(N为支持力)B:当0<v<gR时,N为支持力,v增大,N减小,且mg>N>0.C:当v=gR时,N=0D:当v>gR,N为拉力,v增大,N增大如果是在下图乙中的小球通过圆形轨道最高点,当v≥gR时,小球将脱离轨道做平抛运动,因为轨道对小球无拉力.二、重点难点解读1.向心加速度的分析向心加速度是向心力的效果,其方向与向心力相同,总是指向圆心,因此,匀速圆周运动是一种变加速度的运动.从运动的角度看,向心加速度是描述做匀速圆周运动的物体的速度方向变化情况的物理量,其计算公式a=v2/r=r2.由上式可以看出:当线速度v一定时,向心加速度a跟轨道半径r成反比;当角速度一定时,向心加速度a跟r成正比;由于v=r,所以a总是跟v与的乘积成正比.2.圆周运动中向心力的特点(1)匀速圆周运动:由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变,故只存在向心加速度,物体受到外力的合力就是向心力.可见,合外力大小不变,方向始终与线速度方向垂直且指向圆心,是物体做匀速圆周运动的条件.(2)变速圆周运动:速度大小发生变化,向心加速度和向心力都会相应变化.求物体在某一点受到的向心力时,应使用该点的瞬时速度.在变速圆周运动中,合外力不仅大小随时间改变,其方向也不沿半径指向圆心.合外力沿半径方向的分力(或所有外力沿半径方向的分力的矢量和)提供向心力,使物体产生向心加速度,改变速度的方向;合外力沿轨道切线方向的分力,使物体产生切向加速度,改变速度的大小.(3)当物体所受的合外力F 小于所需要提供的向心力mv 2/r 时,物体做离心运动,即F<mv 2/r 时,物体做离心运动. 3.圆周运动中的临界问题关于临界问题总是出现在变速圆周运动中,竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动.一般情况下,只讨论最高点和最低点的情况:(1)如下图所示,没有物体支撑的小球,在竖直平面内做圆周运动过最高点时的情况:①临界条件:小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零,小球的重力提供其做圆周运动的向心力.即mg =m r v 2临界,上式中的v 临界是小球通过最高点的最小速度,通常叫临界速度v 临界=rg .②能过最高点的条件:v ≥v 临界(此时绳、轨道对球分别产生拉力、压力) ③不能过最高点的条件:v <v 临界(实际上球还没有到最高点就脱离了轨道) (2)如下图所示,有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况:①临界条件:由于硬杆和管壁的支撑作用,小球恰能到达最高点的临界速度v 临界=0.②如图(a)所示的小球过最高点时,轻杆对小球的弹性情况:A.当v=0时,轻杆对小球有竖直向上的支持力F N,其大小等于小球的重力,即F N=mg.B.当0<v<rg时,杆对小球的支持力的方向竖直向上,大小随速度的增大而减小,其取值范围是:mg>F N>0.C.当v=rg时,F N=0.D.当v>rg时,杆对小球有指向圆心的拉力,其大小随速度的增大而增大.③如图(b)所示的小球过最高点时,光滑硬管对小球的弹力情况:同上图(a)的分析.三、几种常见的匀速圆周运动的实例图表图形受力分析以向心加速度方向建立坐标系利用向心力公式高∷考-试╬题:库。

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匀速圆周运动的实例分析
一、教学目标
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,它就是物体所受的向心力。

会在具体问题中分析向心力的来源。

2、知道向心力、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。

3、培养学生的分析能力、综合能力和推理能力,明确解决实际问题的思路和方法。

二、重点难点
重点:找出向心力的来源,理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力,能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。

难点:理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的,而不是一种特殊的力;向心力来源的寻找;临界问题中临界条件的确定。

三、教学方法
讲授、分析、推理、归纳
四、教学用具
说明火车转弯的实物模型
五、教学过程
新课引入:分析和解决匀速圆周运动的问题,关键是把向心力的来源弄清楚。

本节课我们应用向心力公式来分析几个实际问题。

(一)、关于向心力的来源
1、向心力是按效果命名的力;
2、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;
3、不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外,还要另外受到向心力作用。

(二)、运用向心力公式解题的步骤
1、明确研究对象,确定它在哪个平面内做圆周运动,找到圆心和半径。

2、确定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。

3、建立以向心方向为正方向的坐标,找出向心方向的合外力,根据向心力公式列方程。

4、解方程,对结果进行必要的讨论。

(三、)实例1:火车转弯
火车在平直轨道上匀速行驶时,所受的合力等于零。

当火车转弯时,它在水平方向做圆周运动。

是什么力提供火车做圆周运动所需的向心力呢?
1、分析内外轨等高时向心力的来源(运用模型说明)
(1)此时火车车轮受三个力:重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。

(2)外轨对轮缘的弹力提供向心力。

(3)由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损害铁轨。

2、实际弯道处的情况(运用模型说明)
(1) 展示实际转弯处→外轨略高于内轨
(2)对火车进行受力分析:火车受铁轨支持力F N 的方向不再是竖直向上,而是斜向弯道的内侧,同时还有重力G
(3) 支持力与重力的合力水平指向内侧圆心,成为使火车转弯所需的向心力。

(4)转弯处要选择内外轨适当的高度差,使转弯时所需的向心力完全由重力G 和支持力F N 来提供,这样外轨就不受轮缘的挤压了。

(四)、实例2:汽车过拱桥 (可通过学生看书,讨论,总结)
问题:质量为m 的汽车在拱桥上以速度v 前进,桥面的圆弧半径为 r ,求汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。

解析:选汽车为研究对象,对汽车进行受力分析:汽车在竖直方向受到重力G 和桥对车的支持力F 1作用,这两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下
建立关系式:
r
v m F G F 2
1=-=向 r V m G F 2
1-=
又因支持力与汽车对桥的压力是一对作用力与反作用力,所以r
V m G F 2
-=压 (1) 当v =rg 时,F = 0
(2) 当0 ≤ v < rg 时 , 0 < F ≤ mg
(3) 当 v >
rg 时, 汽车将脱离桥面,发生危险。

小结:上述过程中汽车虽然不是做匀速圆周运动,但我们仍然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关系是一种瞬时对应关系,即使是变速圆周运动,在某一瞬时,牛顿第二定律同样成立,因此,向心力公式照样适用。

(五)竖直平面内的圆周运动
在竖直平面内圆周运动能经过最高点的临界条件:
1、用绳系小球或小球沿轨道内侧运动,恰能经过最高点时,满
足弹力F =0,重力提供向心力 mg=m r v 2
得临界速度v 0=gr 当小球速度v ≥v 0时才能经过最高点
2、用杆固定小球使球绕杆另一端做圆周运动经最高点时,由于
所受重力可以由杆给它的向上的支持力平衡,由mg -F=m r v 2
=0得临界速度v 0
=0 当小球速度v ≥0时,就可经过最高点。

3、小球在圆轨道外侧经最高点时,mg -F =m r
v 2
当F =0时得临界速度
v 0=gr 当小球速度 v ≤v 0 时才能沿圆轨道外侧经过最高点。

(六)、课堂讨论
1、 教材【思考与讨论】”
2、课本P 97练习六(1)、(2)
(七)、课堂小结
1、用向心力公式求解有关问题时的解题步骤如何?
2、火车转弯时,向心力由什么力提供?
3、汽车通过凹形或凸形拱桥时对桥的压力与重力的关系如何?
六、课外作业
课本P 98(3)、(4)、(5)。

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