生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教案2篇

一．教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

1．知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力．會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源．

2．能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例．

3．知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度．

過(guò)程與方法

1．通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力．

2．通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)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．通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．

情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力和思維創(chuàng)新能力．

2．運(yùn)用生活中的幾個(gè)事例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、求知欲和探索動(dòng)機(jī)．

3. 通過(guò)對(duì)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析．

二．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)

1．理解向心力是一種效果力．

2．在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題．

教學(xué)難點(diǎn)

1．具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源．

2．關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論和分析．

3．對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理．

三．課時(shí)安排

1課時(shí)

四．教學(xué)方法

探究、講授、討論、練習(xí)

教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入新課

課件展示自行車賽中自行車在通過(guò)彎道時(shí)的情景。根據(jù)展示可以看出自行車在通過(guò)彎道時(shí)都是向內(nèi)傾斜，這樣做的目的是什么？賽場(chǎng)有什么特點(diǎn)？自行車手經(jīng)過(guò)彎道時(shí)沒(méi)有減速，火車在經(jīng)過(guò)彎道時(shí)也沒(méi)有減速，那么我們?nèi)绾蝸?lái)保證火車的安全呢？

推進(jìn)新課

一．鐵路轉(zhuǎn)彎

師：(多媒體課件) 展示觀察鐵軌和火車車輪的形狀并模擬在平直軌道上勻速行駛的火車，提出問(wèn)題：

1．火車受幾個(gè)力作用?

2．這幾個(gè)力的關(guān)系如何?

生：火車受到4個(gè)力的作用，各為兩對(duì)平衡力，即合外力為零．

師：對(duì)，火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力．且四個(gè)力合力為零，其中重力和支持力的合力為零，牽引力和摩擦力的合力為零．

師：過(guò)渡；那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)有何不同呢?

多媒體課件：模擬平直軌道火車轉(zhuǎn)彎情形．提出問(wèn)題：

1．轉(zhuǎn)彎與直進(jìn)有何不同?

2．畫(huà)出受力示意圖，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況分析各力的關(guān)系．

生：轉(zhuǎn)彎時(shí)火車的速度方向在不斷變化，故其一定有加速度，其合外力一定不為零．

師：對(duì)，轉(zhuǎn)彎時(shí)合外力不為零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要．那么火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是如何獲得向心力的?進(jìn)一步受力分析得：需增加的一個(gè)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．

師：提出問(wèn)題：擠壓的后果會(huì)怎樣?

生：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．

師：(設(shè)疑引申)那么應(yīng)該如何解決這一實(shí)際問(wèn)題?結(jié)合學(xué)過(guò)的知識(shí)加以討論，提出可行的解決方案，并畫(huà)出受力圖，加以定性說(shuō)明．

[交流與討論]

學(xué)生發(fā)揮自己的想象能力，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案．結(jié)合受力圖發(fā)表自己的見(jiàn)解……

師：剛才同學(xué)們交流和討論得非常熱烈、充分，方案設(shè)計(jì)得也很好，下面我們擇其一的示意圖來(lái)共同分析、說(shuō)明．

投影學(xué)生的受力圖，進(jìn)行定性分析；如圖l所示，火車受的重力和支持力的合力提供向心力，對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)擠壓，這樣就達(dá)到了保護(hù)鐵軌的目的．

強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：向心力是水平的．

（1）當(dāng) 時(shí)

內(nèi)外軌道對(duì)火車兩側(cè)車輪輪緣都無(wú)壓力．

（2）當(dāng) 時(shí)

外軌道對(duì)外側(cè)車輪輪緣有壓力．

（3）當(dāng) 時(shí)

內(nèi)軌道對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣有壓力．

要使火車轉(zhuǎn)彎時(shí)損害最小，應(yīng)以規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎，此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車兩側(cè)車輪輪緣都無(wú)壓力．

二．拱形橋

播放錄像，交通工具(自行車、汽車等)過(guò)拱形橋．

投影問(wèn)題情境：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度 行駛，若橋面的圓弧半徑為 ，試畫(huà)出受力分析圖，分析汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力．

師：通過(guò)分析，你可以得出什么結(jié)論?

生：在最高點(diǎn)，對(duì)汽車進(jìn)行受力分析，確定向心力的來(lái)源；由牛頓第二定律列出方程求出汽車受到的支持力：由牛頓第三定律求出橋面受到的壓力．

F’N=G—

可見(jiàn)，汽車對(duì)橋的壓力F’N小于汽車的重力G，并且壓力隨汽車速度的增大而減?。?/p>

師：請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步考慮當(dāng)汽車對(duì)橋的壓力剛好減為零時(shí)，汽車的速度有多大．當(dāng)汽車的速度大于這個(gè)速度時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?

生：把 F’N=0代人上式可得，此時(shí)汽車的速度為，當(dāng)汽車的速度大于這個(gè)速度時(shí)，就會(huì)發(fā)生汽車飛出去的現(xiàn)象．這種現(xiàn)象我們?cè)陔娪袄锟吹竭^(guò)．

[思考與討論]

汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大還是小呢？學(xué)生自主畫(huà)圖分析，教師巡回指導(dǎo)。

[課堂訓(xùn)練]

師：請(qǐng)同學(xué)們一起來(lái)看一道例題，看完題后，自己先獨(dú)立分析、處理，然后我們?cè)僖坏澜涣?、討論?/p>

例：一輛質(zhì)量m=2.0t的小轎車，駛過(guò)半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度g=10m／s2．求：

(1)若橋面為凹形，汽車以20m／s的速度通過(guò)橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大?

(2)若橋面為凸形，汽車以l0m／s的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面壓力是多大?

(3)汽車以多大速度通過(guò)凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面剛好沒(méi)有壓力

解：(1)汽車通過(guò)凹形橋面最低點(diǎn)時(shí)，在水平方向受到牽引力F和阻力f．在豎直方向受到橋面向上的支持力N1和向下的重力G＝mg，如圖2所示．圓強(qiáng)形軌道的圓心在汽車上方，支持力Nl與重力G=mg的合力為N1—mg，這個(gè)合力就是汽車通過(guò)橋面最低點(diǎn)時(shí)的向心力，即 =N1—mg．由向心力公式有：N1—mg= mv2/R

解得橋面的支持力大小為

根據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)橋面最低點(diǎn)的壓力大小是

（2）汽車通過(guò)凸凹形橋面最高低點(diǎn)時(shí)，在水平方向受到牽引力F

和阻力f．在豎直方向受到橋面向上的支持力 和向下的重力

G＝mg，如圖3所示，由向心力公式

解得橋面的支持力大小為

根據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)橋面最高點(diǎn)的壓力大小是

（3）設(shè)汽車速度為 時(shí)，通過(guò)凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面壓力為零。根據(jù)牛頓第三定律，汽車對(duì)橋面壓力為零，由向心力公式 解得

三、航天器中的失重現(xiàn)象

師：從剛才研究的一道例題可以看出，當(dāng)汽車通過(guò)拱形橋凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，如果車速達(dá)到一定大小，則可使汽車對(duì)橋面的壓力為零．如果我們把地球想象為特大的“拱形橋”，則情形如何呢?會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況；速度達(dá)到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零?這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少?駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少?他這時(shí)可能有什么感覺(jué)?

學(xué)生獨(dú)立分析以上提出的問(wèn)題，并在練習(xí)本上畫(huà)出受力分析圖，嘗試解答．

投影學(xué)生推導(dǎo)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生間交流、討論．

師：剛才同學(xué)們交流、討論的問(wèn)題即為課本第25頁(yè)上面的“思考與討論”，該“思考與討論”中描述的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)不是在汽車上，而是在航天飛機(jī)中．

投影；假設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球傲勻逮圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓Γ嚽笞搶?duì)宇航員的支持力．此時(shí)飛船的速度多大?通過(guò)求解．你可以得出什么結(jié)論?

生：通過(guò)整體法對(duì)宇宙飛船受力分析，并運(yùn)用牛頓第二定律可解得：宇宙飛船的速度為，再對(duì)宇航員進(jìn)行分析可得．此時(shí)座椅對(duì)宇航員的支持力為零．即在任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，又不受阻力的飛行器中，航天員處于完全失重狀態(tài)。

四、離心運(yùn)動(dòng)

師：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?如果物體受的合力不足以提供向心力，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)呢?發(fā)表你的見(jiàn)解并說(shuō)明原因．

生：我認(rèn)為做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)沿切線飛出去，如體育中的“鏈球”運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員手一放后，“鏈球”馬上飛了出去．

生：如果物體受的合力不足以提供向心力，它會(huì)做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)．如：在電影中經(jīng)常看到，速度極快的汽車在急速轉(zhuǎn)彎時(shí)．會(huì)有向外側(cè)滑寓的現(xiàn)象．

師：如果向心力突然消失，物體由于慣性，會(huì)沿切線方向飛出去．如果物體受的合力不足以提供向心力，物體雖不能沿切線方向飛出去．但會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心．這兩種運(yùn)動(dòng)都叫做離心運(yùn)動(dòng)．

[討論與思考]

師：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合生活實(shí)際，舉出物體做離心運(yùn)動(dòng)的例子．在這些例子中，離心運(yùn)動(dòng)是有益的還是有害的?你能說(shuō)出這些例子中離心運(yùn)動(dòng)是怎樣發(fā)生的嗎?

生：洗衣機(jī)脫水、棉砂糖、汽車轉(zhuǎn)彎、制作無(wú)縫鋼管、魔盤游戲等

師：1、提供的外力F超過(guò)所需的向心力，物體靠近圓心運(yùn)動(dòng)

2、提供的外力F恰好等于所需的向心力，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、提供的外力F小于所需的向心力，物體做遠(yuǎn)離圓心運(yùn)動(dòng)

4、物體原先在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，突然間外力消失，物體沿切線方向飛出。

五．課堂小結(jié)

本節(jié)課主要的內(nèi)容：一方面從力的角度分析，確定什么力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，能提供多大的力，是否發(fā)生變化；另一方面從運(yùn)動(dòng)的角度出發(fā)，分析物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要多大的向心力。如果供需雙方正好相等，則物體做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng)；如果供大于需，則物體將偏離圓軌道，逐漸靠近圓心；如果供小于需，則物體將偏離圓軌道，逐漸遠(yuǎn)離圓心；如果外力突然變?yōu)榱?，則物體將沿切線方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

六．布置作業(yè)

教材P302、3

七．板書(shū)設(shè)計(jì)

7．生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

一、鐵路的彎道

1．討論向心力的來(lái)源：

2．外軌高于內(nèi)軌時(shí)重力與支持力的合力是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力

3．討論：為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車運(yùn)行速度有條件限鍘?

二、拱形橋

1．思考：汽車過(guò)拱形橋時(shí)，對(duì)橋面的壓力與重力誰(shuí)大?

2．圓周運(yùn)動(dòng)中的超重、失重情況．

三、航天器中的失重現(xiàn)象

四、離心運(yùn)動(dòng)

1．離心現(xiàn)象的分析與討論．

2．離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止．

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教案二

教學(xué)目標(biāo)：

知識(shí)與技能

1．能定性分析火車轉(zhuǎn)彎外軌比內(nèi)軌高的原因

2．能定量分析汽車過(guò)拱形橋最高點(diǎn)與凹形橋最低點(diǎn)的壓力問(wèn)題

3．知道航天器中的失重的本質(zhì)

4知道離心運(yùn)動(dòng)及產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止

5.會(huì)用牛頓第二定律分析圓周運(yùn)動(dòng)

過(guò)程與方法

1．通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力．

2．通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)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．通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．

情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問(wèn)題。

（2）通過(guò)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析．使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看待問(wèn)題。

（3）養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀。

教學(xué)重點(diǎn)

1．理解向心力是一種效果力．

2．在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題．

教學(xué)難點(diǎn)

1．具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源．

2．關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論和分析．

3．對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理．

教學(xué)活動(dòng):

第一課時(shí)：

四、復(fù)習(xí)引入：

五、請(qǐng)同學(xué)們回顧并敘述出對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)你已經(jīng)理解和掌握了哪些基本知識(shí)？（用線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期等來(lái)描述做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)快慢；知道了圓周運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，一定具有加速度；掌握了對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題還必須通過(guò)運(yùn)用牛頓第二定律去認(rèn)真分析和處理。）

在上課之前先問(wèn)一下我們班有沒(méi)有溜旱冰的同學(xué)？（有），那么請(qǐng)問(wèn)你在溜旱冰轉(zhuǎn)彎是有什么感覺(jué)？你想安全或快速轉(zhuǎn)彎，你將怎樣滑？（引導(dǎo)學(xué)生）要弄清楚這些問(wèn)題。這就是本節(jié)課我們要研究的問(wèn)題。 請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，思考以下問(wèn)題:

（二）新課教學(xué)

（一）、水平方向圓周運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)彎問(wèn)題）

問(wèn)題一：火車轉(zhuǎn)彎，若內(nèi)外軌道一樣高時(shí)：此時(shí)是什么力提供向心力？缺點(diǎn)是什么？可以怎樣處理？當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時(shí)：火車轉(zhuǎn)彎是在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，火車受幾個(gè)力？哪個(gè)

力提供向心力？設(shè)火車質(zhì)量m、軌道平面傾角θ、軌道轉(zhuǎn)彎處半徑r，計(jì)算規(guī)定速度v？

學(xué)生討論得出結(jié)論：若內(nèi)外軌道一樣高時(shí)

（1）此時(shí)火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力。

（2）外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力。

（3）由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損害鐵軌。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以外軌略高于內(nèi)軌時(shí)：使鐵軌對(duì)火車的支持力不再是豎直向上。此時(shí)，支持力與重力不再平衡，他們的合力指向“圓心”，提供向心力，從而減輕輪緣和鐵軌之間的擠壓。

火車的受力情況如圖，圓周運(yùn)動(dòng)軌道如圖，則有：

思考：如果火車的車速比正常情況小，向心力還是原來(lái)的大小嗎？由誰(shuí)來(lái)提供？如果車速比正常情況大又如何？車速過(guò)快將發(fā)生什么情況？

學(xué)生思考：火車車速過(guò)慢將由內(nèi)輪和鐵軌的擠壓力、重力以及鐵軌對(duì)火車的支持力的合理提供向心力。車速過(guò)快則有外輪和外軌的擠壓力、重力以及鐵軌對(duì)火車的支持力提供向心力，車速過(guò)快，所提供的向心力不足，火車將發(fā)生脫軌翻車事故。

問(wèn)題二：汽車與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為?，公路某轉(zhuǎn)彎處半徑為R（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），問(wèn)：

（1）若路面水平，汽車轉(zhuǎn)彎不發(fā)生側(cè)滑，汽車速度不能超過(guò)多少？

（2）若將公路轉(zhuǎn)彎處路面設(shè)計(jì)成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低，使路面與水平面有一傾角?，如圖所示，汽車以多大速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，可以使車與路面間無(wú)摩擦力？學(xué)生類比火車轉(zhuǎn)彎得出：在路面水平的情況下，汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力是由汽車和路面之間的靜摩擦力來(lái)提供的，

當(dāng)公路轉(zhuǎn)彎處是外高內(nèi)低的斜面時(shí)，重力和斜面的支持力將在水平方向上提供一個(gè)合力，加上和路面的靜摩擦力來(lái)提供向心力，此時(shí)，在同樣的情況下，所需的靜摩擦力就減小。當(dāng)摩擦力為零時(shí)，只靠重力與支持力的合力充當(dāng)向心力也可以做圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度是個(gè)定值,假設(shè)路面與水平面夾角為θ，則有

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：向心力并不一定是由一個(gè)力提供，也可以有幾個(gè)力的合力提供。

總結(jié)解圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的步驟：

1.找“心臟”；確定研究對(duì)象做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面，并找到圓心和半徑

2.分析力，畫(huà)出受力示意圖；確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)和受力情況，判斷哪些力提供向心力

3.列方程求解。用牛頓第二定律結(jié)合勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)列方程求解。

（二）、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

2、拱形橋

問(wèn)題三：質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為只R，試畫(huà)出受力分析圖，分析汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力？通過(guò)分析，你可以得出什么結(jié)論？汽車通過(guò)橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力？完成教材28頁(yè)的“思考與討論”。

教師引導(dǎo)：選汽車為研究對(duì)象，對(duì)汽車進(jìn)行受力分析：汽車在豎直方向受到重力G和橋?qū)嚨闹С至1作用，這兩個(gè)力的合力提供向心力、且向心力方向向下。

建立關(guān)系式：

mg-F1=mv2/R

所以，汽車對(duì)橋的壓力

F1′=F1=mg-mv2/R可見(jiàn)，汽車對(duì)橋的壓力F’N小于汽車的重力G，并且壓力隨汽車速度的增大而減小。

當(dāng)N1′=N1=0時(shí)，v′=

學(xué)生規(guī)范書(shū)寫汽車在凹橋的最低點(diǎn)時(shí)的情況，豎直方向的受力如下圖所示，此時(shí)汽車的加速度方向向上，同理可得，N2′=N2=mg＋mv2/R.

小結(jié) 由分析可以看出，圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題只是牛頓第二定律的應(yīng)用中的一個(gè)特例，與直線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力學(xué)的解題思路，分析方法完全相同，需要注意的是其加速度a=v2/R或a=ω2R方向指向圓心.

如果汽車不在拱形橋的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)，前面的結(jié)論還是否能用？如果不能直接運(yùn)用，又如何來(lái)研究這一問(wèn)題呢？（前面的結(jié)論能直接運(yùn)用，不過(guò)此時(shí)物體的向心加速度不等于物體的實(shí)際加速度，即要用上一節(jié)研究變速圓周運(yùn)動(dòng)的方法來(lái)處理。）

（三）課堂小結(jié)：師：今天你有哪些收獲？

生：1.知道火車轉(zhuǎn)彎外軌比內(nèi)軌高的原因

2.知道汽車過(guò)拱形橋最高點(diǎn)與凹形橋最低點(diǎn)的壓力問(wèn)題

3.會(huì)解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)的步驟

（四）作業(yè)：教材課后練習(xí)1、2題 規(guī)范書(shū)寫

（五）板書(shū)設(shè)計(jì)：

第二課時(shí)：

教學(xué)活動(dòng)：

（一）引入:復(fù)習(xí)：1.向心力的公式

2.判斷向心力來(lái)源的步驟

3.解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)的步驟

設(shè)疑：在昨天汽車過(guò)拱橋的實(shí)例中，過(guò)凸的路面時(shí)，如果速度不斷變大，大到一定程度會(huì)出現(xiàn)什么情況？

學(xué)生思考：車會(huì)飛起來(lái)。

師：航天器里的失重現(xiàn)象類似于這種情況，請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材。

（二）新課教學(xué)

3、探究航天器里的失重現(xiàn)象

教師多媒體展示“最牛超車，從車頂飛過(guò)”視頻

問(wèn)題四：假設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球傲勻逮圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓?，試求座艙?duì)宇航員的支持力，此時(shí)飛船的速度多大？通過(guò)求解，你可以得出什么結(jié)論？

學(xué)生思考后討論：對(duì)宇宙飛船和宇航員整體受力分析，只受重力，則

（M+m）g=（M+m）v2/R 得

對(duì)宇航員進(jìn)行受分析，如右圖所示根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式可得

因?yàn)?，故座艙?duì)宇航員的支持力，根據(jù)牛頓第三定律可得駕駛員對(duì)座椅的壓力，駕駛員處于失重狀態(tài)。

教師追問(wèn)總結(jié)：宇航員處于失重狀態(tài)是因?yàn)樗龜[脫了地球的吸引嗎？它受的引力的作用效果是什么？

（三）探究離心現(xiàn)象

過(guò)渡：如果剛才航天器速度再加快一點(diǎn)呢，會(huì)發(fā)生什么情況？

學(xué)生思考：如果飛行速度再快一點(diǎn)，由于重力不能提供足夠的向心力，航天器就飛離了地球表面，往高空去了。

學(xué)生閱讀教材后思考下列問(wèn)題

問(wèn)題五：1. 什么叫離心運(yùn)動(dòng)？

2． 物體在什么情況下做離心運(yùn)動(dòng)？ 是因?yàn)槭茈x心力的作用嗎？

3. 請(qǐng)同學(xué)們列舉日常生活中有應(yīng)用了離心現(xiàn)象的例子，并試著解釋其中的原理。

學(xué)生展示，教師引導(dǎo)：

1、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受的合力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。

2、離心運(yùn)動(dòng)的條件：

（1）當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力突然消失，物體便沿所在位置的切線方向飛出。

（2）當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物體將沿切線和圓周之間的一條曲線運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離圓心而去。

3、離心現(xiàn)象的本質(zhì)——物體慣性的表現(xiàn)

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身有慣性，總是想沿著切線方向

運(yùn)動(dòng)，只是由于向心力作用，使它不能沿切線方向飛出，而被限制著沿圓周運(yùn)動(dòng)。如果提供向心力的合外力突然消失，物體由于本身的慣性，將沿著切線方向運(yùn)動(dòng)，這也是牛頓第一定律的必然結(jié)果。如果提供向心力的合外力減?。ú⒎鞘茈x心力），使它不足以將物體限制在圓周上，物體將做半徑變大的圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，但“遠(yuǎn)離”不能理解為“背離”。做離心運(yùn)動(dòng)的物體并非沿半徑方向飛出，而是運(yùn)動(dòng)半徑越來(lái)越大。

我們常說(shuō)要一分為二的看待問(wèn)題，對(duì)于離心運(yùn)動(dòng)也是一樣，我們既要利用它對(duì)我們有利的一面，同時(shí)還要預(yù)防它對(duì)我們有害的一面。

4、應(yīng)用 ：離心干燥器（洗衣機(jī)脫水筒）、汽車轉(zhuǎn)彎，棉花糖的產(chǎn)生等。

(1)洗衣機(jī)脫水筒：

把一塊濕布放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力，使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以提供所需的向心力時(shí)，水滴就做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外面。

思考：洗衣機(jī)脫水時(shí)轉(zhuǎn)速高時(shí)容易甩干衣物，還是轉(zhuǎn)速低時(shí)容易甩干衣物？

(2) 制作棉花糖的原理

內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。

5.離心現(xiàn)象的防止

在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。

當(dāng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪或者飛輪內(nèi)部分子間相互作用力不足以提供所需向心力時(shí)，離心運(yùn)動(dòng)就會(huì)使他們破裂，甚至釀成事故。