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课题 第六章 圆周运动 第四节 生活中的圆周运动
授课 时间 课时 共2课时 第2课时 课型 新课
核 心 素 养 目 标 物理观念 1.能定量计算汽车过拱桥最高点和凹形桥最低点的压力问题 2.知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用于防止
科学思维 能建立火车转弯和汽车过拱桥等几个物理模型的物理观念。
科学探究 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。
社会责任与态度 通过离心运动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，养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。
思政育人目标 吴大猷毕生献身科学研究和教育事业，为中国科学发展作出了重大贡献，在世界物理学界享有盛誉 。在西南联大任教的八年期间，吴大猷主要负责的科目为电磁学、近代物理、量子力学和古典力学等等，在这方面也培育出许多杰出的人才，李政道和杨振宁便是其中最著名的两位。在原子和分子的一般理论方面做出了重大贡献。他的两项研究为后来的工作开辟了道路，一项是关于重原子f态的计算，另一项是闭壳层电子激发态的计算。吴大猷的相关著作有《科学和教育》《科学与科学发展》《吴大猷科学哲学文集》《物理学的历史和哲学》等
教学重点 掌握具体问题中向心力的来源的分析
教学难点 1、具体问题中向心力的来源尤其是火车转弯问题。 2、离心现象的理解
教学方法 讲授法，演示实验法，分析法，归纳总结
学习方法 观察法，练习法，交流讨论
教学用具 课本，多媒体课件，实验视频
教学过程
共案 二次备课(手写）
一、导入新课 赛车在经过弯道时都会减速，如果不减速赛车就会出现侧滑,从而引发事故，大家思考一下我们如何才能使赛车在弯道上不减速通过 出示图片:摩托车转弯 摩托车赛中摩托车在经过弯道时不减速，可以通过倾斜摩托车来通过弯道，你知道什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？今天我们就通过实例来解决这类问题 二、讲授新课 （一）航天器中的失重现象 1、航天器在发射升空（加速上升） 航天器在发射升空（加速上升）时：FN－mg ＝ma FN=ma+mg 航天员处在超重状态。 2、航天器绕地球做匀速圆周运动时 当飞船距地面高度为 100 200 km 时，它的轨道半径近似等于地球半径 R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面受到的重力mg。 除了地球引力外，航天员还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN。 引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力 即： mg － FN ＝mv2/R FN ＝m（g－v2/R） 由此可以解出，当 时座舱对航天员的支持力FN ＝ 0，航天员处于完全失重状态。 （二）、离心运动和向心运动 1、做圆周运动的物体，如果向心力突然消失，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向。 2、离心运动 做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时（F Fn ），就做逐渐靠近圆心的运动，这种运动就叫做向心(近心)运动。 4、离心运动的应用以及危害 （1）离心运动的应用 出示图片:洗衣机脱水桶 洗衣机脱水 洗衣机脱水时利用离心运动把附着在物体上的水分 甩掉 ；纺织厂也用这样的方法使棉纱、毛线、纺织品干燥。 ②医务人员用离心机分离血液 出示图片:离心机 借助离心机，医务人员可以从血液中分离出血浆和红细胞 ③棉花糖的制作 出示棉花糖制作图片 小朋友爱吃的 “棉花糖” 它的制作方法也应用了离心运动的原理。 ④无缝钢管 出示无缝钢管的图片 在炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转。 钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后就形成无缝钢管。 （2）离心运动的防止 ①汽车拐弯时限速 在水平公路上行驶的汽车转弯时静摩擦力提供汽车转弯时的向心力，如果转弯时速度过大，Fmax板书设计: 6.4生活中的圆周运动 一、航天器里的失重 二、离心运动和向心运动 1、在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时F Fn ），这种运动就叫做向心(近心)运动。
作业布置（分层） 课后作业: 课本第9页练习第五题 课前预习:预习运动的合成与分解后续内容
课后反思 亮点： 不足： 整改措施：
备课组长/教研组长签字（盖章）
教研室签字（盖章）
教学校长签字（盖章）课题 第六章 圆周运动 第四节 生活中的圆周运动
授课 时间 2023年10月20日 课时 共2课时 第一课时 课型 新课
核 心 素 养 目 标 物理观念 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.能定性分析火车外轨比内轨高的原因，及车速变化时内外轨的压力变化
科学思维 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。
科学探究 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。
社会责任与态度 通过离心运动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，养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。
思政育人目标 杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出里程碑性贡献。20世纪50年代和R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论；1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒定律；在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作，提出杨－巴克斯特方程，开辟量子可积系统和多体问题研究的新方向等。杨振宁还推动了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高等研究中心、南开大学理论物理研究室和中山大学高等学术研究中心的成立。
教学重点 掌握具体问题中向心力的来源的分析
教学难点 1、具体问题中向心力的来源尤其是火车转弯问题。 2、离心现象的理解
教学方法 讲授法，演示实验法，分析法，归纳总结
学习方法 观察法，练习法，交流讨论
教学用具 课本，多媒体课件，实验视频
教学过程
共案 二次备课(手写）
一、导入新课 赛车在经过弯道时都会减速，如果不减速赛车就会出现侧滑,从而引发事故，大家思考一下我们如何才能使赛车在弯道上不减速通过 出示图片:摩托车转弯 摩托车赛中摩托车在经过弯道时不减速，可以通过倾斜摩托车来通过弯道，你知道什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？今天我们就通过实例来解决这类问题 二、讲授新课 （一）火车转弯 1、在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用 这几个力的关系如何 火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．且四个力合力为零，其中重力和支持力的合力为零，牵引力和摩擦力的合力为零。那火车转弯时情况会有何不同呢 2、火车转弯 火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？ 出示图:火车的轮缘 教师归纳:与汽车轮胎不同的是， 火车的车轮上有突出的轮缘. 3、火车转弯时向心力的来源 火车在水平轨道上转弯时，所需的向心力由谁提供？ 铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源。 出示图片:火车转弯示意图 火车质量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。如果在弯道处使外轨略高于内轨，就可解决这一问题。 4、弯道处使外轨略高于内轨 火车转弯时铁轨对火车的支持力 FN 的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力 G 的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。这就减轻了轮缘与外轨间的挤压。 向心力是水平的 思考讨论：轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ 在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力 G 和支持力 FN 的合力来提供。 F合＝mg tanθ 火车转弯时所需的向心力 Fn = mv2/r 思考讨论：若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？ 火车向外侧运动做离心运动，轮缘受到外轨向内的弹力。 火车向内侧运动做向心运动，轮缘受到内轨向外的弹力。 针对练习 1、火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动，当火车速度提高时会使轨道的外轨受损。为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是（ ） A．适当增高内轨 B．适当降低外轨 C．减小弯道半径 D．增大弯道半径 典型例题:火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？ 二、汽车过拱形桥 1、汽车过拱形桥 汽车通过拱形桥 质量为m的汽车在拱形桥上以速度 v 前进，设桥面的圆弧半径为 r 我们来分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力 F，向心加速度的方向竖直向下。 F ＝ mg － FN 当汽车通过桥的最高点时，根据牛顿第二定律 F ＝ ma，因为 F ＝ mv2/r 所以 mg － FN ＝ mv2/r,FN ＝ mg － mv2/r, 由牛顿第三定律： FN′ ＝ mg － mv2/r 即：汽车对桥的压力 FN′与桥对汽车的支持力 FN 是一对作用力和反作用力，大小相等。 所以压力的大小为 FN′＝ mg－mv2/r< mg 即：汽车处于失重现象而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。 思考讨论：当恰好FN′ = 0时，汽车的速度为多大？当汽车以越来越大的速度通过拱形桥的最高点时，会发生什么现象？ 当恰好FN′ = 0时，重力提供物体做圆周运动的向心力，即： mg＝mv2/R 解得： 由 FN′＝ mg－mv2/r< mg 可知，速度越来越大， FN′ 越来越小， 当FN′ = 0，即： 汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。 2、汽车通过凹形路面 FN －mg＝ mv2/r FN ＝mg +mv2/r＞mg 由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大 FN′＝ mg + mv2/r > mg ,此时汽车处于超重现象。 三、课堂练习 1、如图所示，一辆汽车正通过一段弯道公路，视汽车做匀速圆周运动，则（ ） A．该汽车速度恒定不变。 B．汽车左右两车灯的线速度大小相等。 C．若速率不变，则跟公路内道相比，汽车在外道行驶时所受的向心力较小 。 D．若速率不变，则跟晴天相比，雨天路滑时汽车在同车道上行驶时所受的向心力较小 。 2、火车转弯时可以看成是做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损，为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是（ ） ①增加内外轨的高度差②减小内外轨的高度差 ③增大弯道半径④减小弯道半径。 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 四、课堂小结 火车转弯： 时，重力 G 和支持力 FN 的合力来提供火车转弯时所需的向心力。v>v0，外轨有挤压；v< v0，内轨有挤压。 2.拱桥： FN =mg-mv2/Rmg超重现象。 3、在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时F板书设计: 6.4生活中的圆周运动 一、火车转弯 1、 时，重力 G 和支持力 FN 的合力来提供火车转弯时所需的向心力。 v>v0，外轨有挤压；v< v0，内轨有挤压。 二、汽车过桥问题 1.拱桥： FN =mg-mv2/Rmg
作业布置（分层） 课后作业: 课本第9页练习第五题 课前预习:预习运动的合成与分解后续内容
课后反思 亮点： 不足： 整改措施：
备课组长/教研组长签字（盖章）
教研室签字（盖章）
教学校长签字（盖章）

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