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【精華】高中物理《向心力的實例分析》的教案
作為一名教學工作者，常常要寫一份優(yōu)秀的教案，借助教案可以有效提升自己的教學能力。如何把教案做到重點突出呢？下面是小編為大家整理的高中物理《向心力的實例分析》的教案，歡迎大家分享。
教材首先明確提出向心力是按效果命名的力，任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力，接著詳細介紹了火車轉(zhuǎn)彎和汽車過拱橋兩個常見的實際問題.后面又附有討論與交流，開拓學生的思維.
1.勻速圓周運動的實例分析
（1）日常生活中物體做圓周運動的例子比較多，受力情況也比較復雜.在對運動物體進行受力分析時，一定要分析性質(zhì)力.也就是說，提供物體向心力的既可以是重力、彈力或摩擦力等性質(zhì)力，也可以是它們的合力.
（2）向心力和向心加速度的計算公式既適用于勻速圓周運動，也適用于變速圓周運動.例如，用細繩系著小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，在最高與最低這兩個特殊位置，物體所受的合外力全部提供向心力，有關的計算公式照樣適用.
2.豎直平面內(nèi)的圓周運動需要理解兩種情形
�。�1）對沒有物體支撐的小球（如小球系在細線的一端、小球在圓軌道內(nèi)側(cè)運動等）在豎直平面內(nèi)做圓周運動過最高點的臨界條件是：繩子或軌道對小球恰無彈力的作用，即若小球做圓周運動的半徑為R，它在最高點的臨界速度 .
教學重點1.理解向心力是一種效果力；
2.在具體問題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運動定律求解有關問題；
3.具體問題中向心力的來源.
教學難點1.火車在傾斜彎道上轉(zhuǎn)彎的圓周運動模型的建立；
2.關于對臨界問題的討論和分析.
教具準備投影儀、CAI課件.
課時安排1課時
三維目標
一、知識與技能
1.會在具體問題中分析向心力的來源；
2.引導學生應用牛頓第二定律和有關向心力知識分析實例，使學生深刻理解向心力的基礎知識；
3.熟練掌握應用向心力知識分析兩類圓周運動模型的步驟和方法.
二、過程與方法
1.通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學生的分析和解決問題的能力；
2.通過勻速圓周運動的規(guī)律也可以在變速圓周運動中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關系，提高學生的分析能力；
3.運用啟發(fā)式問題探索教學方法，激發(fā)學生的求知欲和探索動機；鍛煉學生觀察、分析、抽象、建模的解決實際問題的方法和能力.
三、情感態(tài)度與價值觀
1.通過對幾個實例的分析，使學生明確具體問題必須具體分析；
2.激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生關心周圍事物的習慣；
3.培養(yǎng)學生的主動探索精神、應用實踐能力和思維創(chuàng)新意識.
教學過程
導入新課
1.復習勻速圓周運動的知識點（提問）
�。�1）描述勻速圓周運動快慢的各個物理量及其相互關系.
（2）從動力學角度對勻速圓周運動的認識.
2.直接過渡導入
學以致用是學習的最終目的，本節(jié)課通過幾個具體實例的探討來深入理解相關知識點并學會應用.
推進新課
一、火車轉(zhuǎn)彎問題
［CAI課件］
模擬在平直軌道上勻速行駛的火車.提出問題：
1.火車受幾個力作用？
2.這幾個力的關系如何？
�。蹖W生活動設計］
1.觀察火車運動情況.
2.畫出受力示意圖，結(jié)合運動情況分析各力的關系.
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1.火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力.
2.四個合力為零，其中重力和支持力合力為零，牽引力和摩擦力合力也為零.
�。圻^渡］
那火車轉(zhuǎn)彎時情況會有何不同呢？
�。跜AI課件］
模擬平彎軌道火車轉(zhuǎn)彎情形.提出問題：
轉(zhuǎn)彎與直進有何不同？
學生活動：
結(jié)合所學知識討論分析，并對火車受力分析.
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1.［思維方法滲透］
只要是曲線軌跡就需要提供向心力，并不是非得做勻速圓周運動， 中的r指確定位置的曲率半徑.
［結(jié)論］
轉(zhuǎn)彎時需要提供向心力，而平直路前行不需要.
2.受力分析得：需增加一個向心力（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.
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擠壓的后果會怎樣？
�。蹖W生討論］
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，導致的后果是鐵軌容易損壞，軌緣也容易損壞.
［設疑引申］
那么應該如何解決這一實際問題？
學生活動：
發(fā)揮自己的想象能力，結(jié)合知識點設計方案.
［提示］
1.設計方案目的是為了減小彈力.
2.錄像剪輯——火車轉(zhuǎn)彎.
�。蹖W生提出方案］
火車外軌比內(nèi)軌高，使鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上.此時，重力和支持力不再平衡，它們的合力指向“圓心”，提供向心力，從而減輕鐵軌和輪緣的擠壓.
［點撥討論］
那么什么情況下可以完全使鐵軌和軌緣間的擠壓消失呢？
�。蹖W生歸納］
重力和支持力的合力正好提供向心力，鐵軌的內(nèi)外軌均不受到擠壓（不需有彈力）.
�。鄱糠治觯�
如圖所示，設車軌間距為L，兩軌高度差為h，轉(zhuǎn)彎半徑為R，質(zhì)量為M的火車運行.
［師生互動分析］
據(jù)三角形邊角關系
對火車的受力情況（重力和支持力合力提供向心力，對內(nèi)外軌都無擠壓）
又因為α很小 所以sinα=tanα.
綜合有 故 又 所以
�。蹖嶋H討論］
在實際中反映的意義是什么？
學生活動：結(jié)合實際經(jīng)驗總結(jié)：
實際中，鐵軌修好后h、R、L一定，又g為定值，所以火車轉(zhuǎn)彎時的車速為一定值.
�。弁卣褂懻摚�
若速度大于 又如何？小于呢？
［師生互動分析］
1. （F支與G的合力），故外軌受擠壓對輪緣有作用力（側(cè)壓力），F(xiàn)向=F+F側(cè).
2. （F支與G的合力），故內(nèi)軌受擠壓后對輪緣有側(cè)壓力，F(xiàn)向=F-F側(cè).
說明：向心力是水平的.
二、汽車過拱橋問題
1.凸形橋和凹形橋
（1）物理模型
�。弁队埃萑鐖D甲、乙.
�。�2）因汽車過拱橋是曲線運動，故需向心力.
2.靜止情況分析
學生活動：
結(jié)合“平衡狀態(tài)”受力分析
�。弁瑢W積極解答］
受重力、支持力，二者合力為零，F(xiàn)壓=G.
3.以速度v過橋頂（底）
�。�1）過凸形橋頂
學生活動：①畫受力示意圖.
�、诶门ｎD定律分析F壓.
�。弁瑢W主動解答，投影］
�、倏紤]沿半徑方向受力
②牛頓第三定律.
F壓=FN
�、�
�、苡懻摚�
由上式知v增大時，F(xiàn)壓減小，當 時，F(xiàn)壓=0；當 時，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險.
（2）過凹形橋底
學生活動：①畫受力示意圖.
�、诶门ｎD定律分析F壓.
a.考慮沿半徑受力 .
b.牛頓第三定律FN=F壓.
C. .
d.由上式知，v增大，F(xiàn)壓增大.
�。弁卣褂懻摚�
實際中橋都建成哪種拱形橋？為什么？
�。劾碚撀�(lián)系實際分析］
�、賹嵺`中都是凸形橋.
�、谠騀壓＜mg.
三、歸納勻速圓周運動應用問題的解題思路
學生活動：結(jié)合火車轉(zhuǎn)彎問題和汽車過橋問題各自歸納.
多媒體課件展示：
解題思路
1.明確研究對象，分析其受力情況，確定研究對象運動的軌道平面和圓心的位置，以確定向心力的方向，這是基礎.
2.確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力，此為解題關鍵.
3.列方程求解.在一條直線上，簡化為代數(shù)運算；不在一條直線上，用平行四邊形定則.
4.解方程，并對結(jié)果進行必要的討論.
課堂小結(jié)
1.教師小結(jié)
本節(jié)通過幾個典型實例分析進一步認識了勻速圓周運動的一些特點，以及在實際問題中的具體應用，得出了此類問題的具體解題步驟及注意事項.
2.學生歸納
分別獨自按照教師的提示及自己的理解歸納本節(jié)主要知識體系.
布置作業(yè)
課本P77作業(yè)3、4、5、6.
板書設計
活動與探究
1.蕩秋千時，你對秋千底座的壓力大小恒定嗎？請你想辦法實際驗證一下，并解釋為什么.
2.請觀察一下，建筑工地上用來砸實地面的“電動夯”工作時的情況：什么時候底座離開地面？什么時候砸向地面？為什么會出這樣的結(jié)果？
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