高中物理《生活中的圆周运动1》优质课教案、教学设计

物理必修2 生活中的圆周运动（教学设计）

一教学目标

1. 知识与技能目标

（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））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。

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. 情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。

教学过程课前预习

看书第六节内容，完成同步学案预习“课前自主梳理”；

生活中的圆周运动是多种多样的，大家都知道圆周运动需要向心

R mv

2

力，你能谈谈对向心力的认识吗？

课堂学习

【小组学习】

一、问题 1——汽车拐弯（水平面内的圆周运动）

1. 汽车做圆周运动需要的向心力是什么力来提供的？

2. 如果要让汽车安全拐弯需要满足怎样的关系？ （ 即动力学方程）

3. 汽车没能安全拐弯的原因是什么？

4. 那在怎样的情况下汽车恰好能安全拐弯呢？

5. umg 0 ， 并指明 v 0 为临界速度。那么， 在不改变汽车行驶速度的情况下，要让汽车安全拐弯，我们可以怎么办？

6. 刚才我们根据摩擦力提供向心力分析了汽车拐弯的安全问题， 有没有办法让其他力来提供向心力呢？

实例 1——火车拐弯（水平面内的圆周运动） 你

可有仔细观察过火车车轮与铁轨的构造吗？

如果铁路弯道是水平的，那么火车拐弯时将会出现什么情况？

火车质量大，速度也大，因此所需的向心力大。外轨长期受到强烈挤压就会损坏。你能想办法改进一下吗？

4.现实中， 铁路建造完工后， 倾斜角 θ 和转弯半径 R 就已确定， 因此要使外轨不受轮缘的挤压，应该调整火车的行驶速度。请求出这个速度？那么，火车如果不是按此速度行驶，会怎么样呢？

实例 2——拱形桥（ 竖直面内的圆周运动）

1.请看大屏幕，生活中我们经常会看到美丽的拱形桥，而很少见

到凹形桥，那拱形桥有哪些优点呢？

2.设桥面圆弧半径为R，质量为m 的汽车在拱

桥上以速度v 前进（如图），问汽车通过拱桥

最高点时对桥的压力多大？那如果是凹形桥又

会怎样呢？

3.当你骑自行车快速通过凹凸不平的路面时，不知道你有没体会

到过与平路不一样的感觉？

书28 页说一说

实例3——航天器中的失重现象

完成书28 页思考与讨论

实例4，离心运动

1.观察实验思考：①木块受到那些力，什么力提供向心力，若木块质量为m ,距圆心距离为r，做圆周运动的角速度为ω，与圆面间的摩擦因数为μ，为使木块能顺利的做匀速圆周运动应该满足怎样的关系？

②若逐渐增大角速度ω，结果会怎样，为什么？2.

离心运动在生活中有哪些应用？

三、竖直平面内的圆周运动的典型模型

1.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？

2.小球要能做完整的圆周运动必须要经过最高点，若过最高点时，

小球的速度为v，分析：在最高点时，我们对小球受力分析如图，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 。若速度逐渐增大会怎么样，若速度逐渐减小呢？

3.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？

4.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：

(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+F N=mv2/r

或F 向=mg-F N，即：mg-F N=mv2/r

若速度逐渐增大会怎么样，若速度逐渐减小呢？

2.如果是如图所示的单轨模型和双轨模型又怎么样呢？学

（教）后反思：

课后检测

1、如图所示，小物块A 与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀

速圆周运动，则下列关于A 的受力情况说法正确的是（）A．受重力、支持力B．受重力、支持力和指向圆

心的摩擦力

C．受重力、支持力、摩擦力和向心力D．受重力、支持

mv 力和与运动方向相同的摩擦力

2、质量为 m 的汽车，以速率 v 通过半径为 r 的凹形桥，在桥面最低 点时汽车对桥面的压力大小是（

） A ． mg B ． mv 2 C ．

r 2 mg - D ． mg + r mv 2 r

3、如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直

径的2 倍，A 是大轮边缘上一点，B 是小轮边

缘上一点，C 是大轮上一点，C 到圆心O1 的

距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则A、B 两点的角速度之比ωA：ωB＝，B、C 两点向心加速度大小之比a B ：a C ＝。

4.一辆汽车以54km/h 的速率通过一座拱桥的桥顶，

汽车对桥面的压力等于车重的一半，这座拱桥的半

径是m。若要使汽车过桥顶时对桥面无压力，则汽车过桥顶时的速度大小至少是m/s。

5.如图所示，长为R 的轻质杆（质量不计），一端系一质量为m 的小球（球大小不计），绕杆的另一端O 在竖直平面内做匀速圆周运动，若小球最低点时，杆对球的拉力大小为1.5 mg ，求：

①小球最低点时的线速度大小？②小球通过最高点时，杆

对球的作用力的大小？③小球以多大的线速度运动，通过最

高处时杆对球不施力？