物理必修 第二册第二章 圆周运动第三节 生活中的圆周运动试讲课课件ppt

《生活中的圆周运动》教学设计

 教学目标：

1. 通过生活中典型的圆周运动实例分析，深化对圆周运动中运动与相互作用观念的理解。
2. 引导学生培养从生活中发现问题，并依据问题构建物理模型，应用物理知识结合实际分析现象背后的物理原理的能力，培养学生的科学思维和科学探究能力。
3. 培养学生从典型实例中抽象出物理模型，深化对模型的认识和理解，灵活应用模型解决实际圆周运动问题的能力。
4. 通过分析生活中的典型实例，培养学生的科学态度和责任感。

教学重点：

1. 分析实例，依据问题建构物理模型；
2. 牛顿运动定律在圆周运动中的应用。

教学难点：

应用物理知识结合实际分析现象背后的物理原理

教学方法：

通过分析典型实例，“讨论与交流”，组织学生开展探究式学习，引导学生建构物理模型。

课时安排：2课时

情境引入：

在公路的弯道处，常会挂有减速标志牌，这是什么缘故？（图片）

新课教学：

一、公路弯道：汽车在弯路上行驶，可认为是在水平方向上做圆周运动。

【思考问题】如图所示，汽车在水平圆弧路面上做匀速圆周运动。你能确定汽车向心加速度的方向吗？理由是什么？

思考：（1）图中的汽车受到哪几个力的作用？什么力提供了向心力？

向心力由车轮与路面间的静摩擦力提供.

（2）请利用已学知识，分析汽车做匀速圆周运动的最大速度与什么因素有关？

根据牛顿第二定律：

解得汽车转弯的速度大小为：

所以汽车做匀速圆周运动的最大速度与最大静摩擦力有关。

【思考问题】如图所示，如图所示，汽车在外高内低的圆弧路面上做匀速圆周运动，你能确定汽车轨道所在平面和向心加速度的方向吗？理由是什么？

思考：（1）若图中的汽车相对地面既没有向外，又没有向里运动的趋

势，此时汽车受到哪几个力的作用？向心力的来源是什么？此时汽车

做匀速圆周运动的速度是由什么因素决定的？

根据牛顿第二定律：

解得汽车转弯时的速度大小为：

所以汽车做匀速圆周运动的速度与路面的倾角有关

【讨论与交流】汽车在外高内低的弯道处转弯时，如果速度的大小不等于，此时由哪些力的合力提供向心力？汽车转弯的速度又受到什么因素的制约？

若，汽车有向外侧滑的趋势，此时汽车受到指向弯道内侧的静摩擦力；

若，汽车有向内侧滑的趋势，此时汽车受到指向弯道外侧的静摩擦力。

二、铁路弯道

【思考问题】火车转弯时，如何确定圆周运动的平面和圆心、向心加速度的方向？向心力的来源是什么？

思考：（1）为什么火车的轮子都有突出的轮缘，有何作用？

可以起到限定方向的作用。

（2）若轮缘与轨道没有接触，车轮与轨道间的摩擦力与火车所受重力相比可忽略不计，此时火车受几个力的作用？向心力的来源是什么？此时火车运行的速度由什么因素决定？

根据牛顿第二定律：

解得火车转弯时的速度大小为：

（3）如果火车速度大于或小于（2）中求得的速度，会出现什么情况？

若，火车有向外侧滑的趋势，此时火车轮缘对外侧轨道有挤压；

若，汽车有向内侧滑的趋势，此时火车轮缘对内侧轨道有挤压。

三、拱形与凹形路面

提出问题：当你乘汽车经过拱形路面，你有什么感受？

【思考问题】汽车经过拱形路面时，拱形路面近似看成以一个圆弧，汽车经过拱形路面的运动可看做圆周运动。设质量为的汽车以速度大小为通过拱形路面最高点，拱形路面的半径为，分析此时汽车对拱形路面最高点压力的大小。

根据牛顿第二定律：

解得汽车受到的支持力：

根据牛顿第三定律，汽车对拱形路面最高点的压力为：

拓展：汽车经过拱形路面任意位置，汽车对路面的压力。

【讨论与交流】当汽车经过拱形路面时高速行驶，请分析

提出问题：当你乘汽车经过凹形路面，你有什么感受？

【思考问题】汽车经过凹形路面时，凹形路面近似看成以一个圆弧，汽车经过凹形路面的运动可看做圆周运动。设质量为的汽车速度大小为通过凹形路面最低点，凹形路面的半径为，分析此时汽车对凹形路面最低点压力的大小。

根据牛顿第二定律：

解得汽车受到的支持力：

根据牛顿第三定律，汽车对凹形路面最低点的压力为：

所以汽车经过凹形路面时不宜高速行驶，否则容易引起爆胎意外。

【讨论与交流】汽车对拱形路面的压力小于汽车重力与汽车对凹形路面的压力大于重力的原因是什么？

课堂小结：

通过分析汽车、火车转弯问题，培养建构物理模型的能力，能正确应用圆周运动相关知识解决实际问题。

课后作业：

第一课时：第4题

第二课时：第3题