高中物理向心力的实例分析鲁科版必修2
物理：4.3《向心力的实例分析》课件(鲁科版必修2)
rg
rg
汽车过凹桥 质量为m的汽车在凹桥上以速度v前进，桥面的圆弧半 径为 r，重力加速度为g。
求：汽车通过桥的最低点时对桥面的压力F。并讨论 若速度增大会发生什么情况?
课堂小结： 一、学习了做圆周运动物体在转弯时的向心力实例分析
二、用向心力公式求解有关问题的解题方法： 1、受力分析 2、分析做圆周运动的向心力F来源
G
所以要使小球经过最高 点 在最低点又如何呢 小球速度v gr
游乐场的过山车
v r
汽车过拱桥
质量为m的汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半 径为 r，重力加速度为g。
求：（1）汽车通过桥的最高点时对桥面的压力F。 （2） 讨论：当v =
rg
，
F =？ 时ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，F=？ 时, F=？
当0 ≤ v ＜ 当v＞
第四章第三节： 向心力的实例分析 （第1课时）
水平弯道滑行
优美的花样表演
水平路面上转弯(圆周运动)
N
f
G
N
G
汽车在弯道匀速转弯
N
N
G G
火车在倾斜轨道转弯
水流星表演 v v G N r G T T1
v2 所以T m m g r
r
N1
G 在最高点 F向 G T
v2 又因为F向 m r v2 即：G T m r
3、利用向心力 F=
v m r
2
解方程求出答案
三、作业：课内 P77页 1、2、3 课外：做P75页“迷你实验室”的凹凸桥
;
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的，烧水炒菜做饭都很方便。这些都是房东原先就备有的。走之前，我和你们婶子把各个房间的里里外外都收拾干净后，又给你们准备了一些 米面油盐什么的，还搬来一坛子泡菜，都放在厨房里了。喏，那还是三间南房，你们可以在里面存放柴火煤炭和其它杂物。我看到里边的柴火 和煤炭不多了，就又让人备了一些。还有啊，你们看，厨房台阶下那个高出一截儿盖着木板的大台子是一口甜水井。其他的，你们住下以后自 己看吧。好啦，咱们这就把东西都搬进去吧！”于是，大家一起动手，把所有行李包裹都搬进西侧正房的厅房里。李老乡又要打开那个放瓷器 的竹筐，说：“给你们留一些用吧，都挺好看呢！”耿正赶快挡住不让打开竹筐，说：“李叔叔，您这又是何苦呢！我们又不是居家过日子， 要好看的瓷器作啥啊！”李老乡也就不再坚持，爽快地说：“好好好，不留就不留。这样吧，你们先简单收拾一下，洗个澡。我回去告诉你们 婶子一声，让她收拾做饭。过一会儿，我再过来接你们！”耿正和耿英都说：“千万不要来接，我们自己做饭吃就行了！您刚回来，需要好好 歇息呢！”李老乡想一想，说：“那也好，你们就自己简单做点儿饭吃吃，然后休息吧。我和你们婶子明天中午备好饭菜，给你们接风洗尘！” 耿正兄妹仨都笑着点头答应了。送走李老乡后，兄妹三人返回小院儿关上门。耿正打了一桶水上来，耿直从厨房里拿出两个脸盆儿，耿英从便 包里拿出两块儿毛巾。兄妹三个简单洗手擦脸以后，耿正吩咐耿直去厨房里的大灶上生火烧水。除了需要备一些喝的开水外，大家都应该痛痛 快快地洗去这五天来的一路风尘呢。耿直高兴地答应一声，就转身去厨房收拾烧水去了。耿正和耿英也不闲着，他俩先麻利地把那两个打包有 细软的包裹打开，把所有的银子收拾在一起放好后，耿正把自己和弟弟的被褥抱到正屋西侧的卧房，耿英把自己的被褥抱到正屋东侧的卧房， 各自铺展收拾好了。然后，耿英把兄妹三人的衣服规整一番，分别放在东、西两个卧房的衣柜里。爹的那个被褥衣物大包裹，耿英用一大块布 包裹好了，立在自己卧房衣柜的一侧。一会儿，耿直过来了，说：“水烧开了！我已经给咱们每人晾了一碗，又舀出一大水罐。”耿英说： “再把大锅添满了烧着吧，咱们洗澡费水呢！”耿直说：“我已经把桶里的水都添进去了，可那个大锅还不满呢！”耿正说：“我这就去打水， 把厨房里那口大水缸也放满，咱换下来的衣服得洗呢！”耿英想一想说：“这房东真是，这台阶下就有水井，还在厨房里放那口大水缸干吗呀！ 哥，你干脆把那口大水缸悠到院儿里吧，咱好用它来晒水洗衣裳，还省了烧热水呢！”耿正说：“是哩，井水洗衣裳太凉，烧热水又麻烦，正 好晒了水再洗！”说着话，耿正先提了水添满
高中物理 4.3 向心力的实例分析学案3 鲁科版必修2
高中物理 4.3 向心力的实例分析学案3 鲁科版必修2 【学习目标】1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。
会在具体问题中分析向心力的来源。
2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。
会求变速圆周运动中，物体在特殊点的向心力和向心加速度。
【学习重点】重点：找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力，能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。
【知识要点】（一）、关于向心力的来源1、向心力是按效果命名的力；2、任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；3、不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外，还要另外受到向心力作用。
（二）、运用向心力公式解题的步骤1、明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。
2、确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。
3、建立以向心方向为正方向的坐标，找出向心方向的合外力，根据向心力公式列方程。
4、解方程，对结果进行必要的讨论。
【典型例题】例1 火车转弯1．火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于零。
当火车转弯时，它在水平方向做圆周运动。
是什么力提供火车做圆周运动所需的向心力呢？（1）此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。
（2）外轨对轮缘的弹力提供向心力。
（3）由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。
2、实际弯道处的情况（1）展示实际转弯处 外轨略高于内轨（2）对火车进行受力分析：火车受铁轨支持力F N 的方向不再是竖直向上，而是斜向弯道的内侧，同时还有重力G（3）支持力与重力的合力水平指向内侧圆心，成为使火车转弯所需的向心力。
（4）转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G 和支持力F N 来提供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。
鲁科版高中物理必修2：向心力的实例分析_课件1
火车转弯问题
【问题导思】 1．火车转弯时，轨道平面是否水平？ 2．汽车、火车转弯时，向心力是怎样提供的？ 3．火车转弯时，速度大小变化，轨道受到的侧压力大小 是否变化？
1．向心力的来源分析 在实际的火车转弯处，外轨高于内轨，若火车转弯所需 的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即 mgtan θ＝ mvR20，如图 4－3－3 所示，则 v0＝ gRtan θ.
(1)v＝ gr时，拉力或压力为零． (2)v> gr时，物体受向下的拉力或压力，并且随速度的 增大而增大． (3)v< gr时，物体不能达到最高点．(实际上球未到最高 点就脱离了轨道) 即绳类的临界速度为 v 临＝ gr.
2．杆类 如图 4－3－7 所示，在细轻杆上固定的小球或在管形轨 道内运动的小球，由于杆和管能对小球产生向上的支持力， 所以小球能在竖直平面内做圆周运动的条件是在最高点的速 度大于或等于零，小球的受力情况为：
根据小球做圆周运动的条件，合外力等于向心力，得
mg±F＝mvL2
①
F＝mg
②
解①②两式，可得 v＝ 2gL或 v＝0.
(2)小球 A 在最低点时，对球受力分析：重力 mg、拉力 F，设向上为正方向
根据小球做圆周运动的条件，合外力等于向心力， F－ mg＝mvL2
解得 F＝mg＋mvL2＝7mg， 故球的向心加速度 a＝vL2＝6g. 【答案】 (1) 2gL或 0 (2)7mg 6g
2．(多选)如图 4－3－10 所示，小球 m 在竖直放置的光 滑的圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的是 ( )
图 4－3－10
A．小球通过最高点时的最小速度是 gR B．小球通过最高点时的最小速度为零 C．小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力 D．小球在水平线 ab 以上的管道中运动时外侧管壁对小 球一定有作用力 【解析】 小球在光滑的圆形管道内运动到最高点时的最 小速度为零，A 错误、B 正确；小球通过最低点时 N－mg＝ mvR2，得 N＝mg＋mvR2，故小球通过最低点时对管壁压力一定 大于重力，C 正确；小球在水平线 ab 以上的管道中运动时外 侧管壁对小球不一定有作用力，D 错误． 【答案】 BC
鲁科版高中物理必修二《向心力的实例分析》课件1-新版
v2
N - mg = m R
N
v2 N = mg + m
R
从上面的研究可以看出来，是哪一种圆桥G能够
减小汽车对桥面的压力呢？
如图所示是一个在竖直平面内做圆周运动 的水流星，经过最高点的线速度至少需要 v0 多大?
结论： 临界条件： v0 ＝ gr
当过最高点的速度： v0 ＞ gr 水流星节目
一定成功
解方程求出答案
作业： 课本P80——7
样，杆对小球没有力的作
用。所以v <当gR
时，轻
杆对小球有支持力的作用。
如果 v > gR ，轻杆对小球 有拉力作用。
课堂小结：
一、学习了做圆周运动物体在转弯时的向心力实例分析
二、用向心力公式求解有关问题的解题方法： 1、受力分析 2、分析做圆周运动的向心力F来源
3、利用向心力 F= m v2 r
F = m v2 r
则： v = gr tan q
此时，不需摩擦力提供向心力，汽车能够安全转 弯。这个理想的转弯速度取决于弯道的半径和倾 角
请同学们思考一下：
如果火车转弯时的速度超过了理想转弯速度， 那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？
外轨
• 如果火车转弯时的速度小于理想转弯速度，那 么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？
线或绳
杆
最高点
刚好过最高点的速度 特征和条件？
刚好过最高点的速度 特征和条件？
当 v = gR 时，细绳对 小球没有拉力作用。向心
线或绳 拉力
小球过最高点时，如果
V=0，则轻杆对小球支持
杆
力N=mg。
如果 v = gR 则和轻绳一
内轨
设汽车质量为m，以恒 定的速率V通过半径为R 的拱桥顶时。求： 此 时汽车对桥的压力
高中物理《向心力的实例分析》教案2 鲁科版必修2
《向心力的实例分析》教学方案一、教材分析本节内容是鲁科版高中必修2第四章《匀速圆周运动》的第三节内容，在此之前，学生已经初步认识了匀速圆周运动，会用线速度、角速度、周期、频率描述匀速圆周运动的快慢。
而通过第二节向心力和向心加速度内容的学习，学生已经知道了向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。
本节课立足于匀速圆周运动基本规律上，结合实际生活中两个实例“火车转弯”和“汽车过拱桥”进行分析，解决有关圆周运动问题重要的是搞清楚向心力的来源，明确提出向心力是按效果命名的力，任何一个或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力，这是研究圆周运动的关键。
教材后面又附有思考与讨论，以开拓学生的思维。
二、学习目标1．知识与技能（1）会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力．（2）掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题．（3）知道向心力，向心加速度的公式也适应变速圆周运动，理解如何使用．2．过程与方法（1）通过列举生活中圆周运动的例子，总结出这些多样的圆周运动的共同特点，及都受到向心力的作用。
（2）注意统一性和特殊性，注意一般方法和特殊方法，提高综合分析的能力．3．情感态度与价值观（1）通过对圆周运动受力的分析，体会到任何事物的变化和运动都能找到动力学原因从而领悟到因果的制约与被制约关系。
（2）通过实际演练，使学生在巩固知识的同时，体会到物理就在我们身边，领略到将理论应用于实际解决问题而带来的成功的娱乐．（3）激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯．三、学习对象分析本节课是在学生已经基本掌握匀速圆周运动规律和描述圆周运动的基本物理量（线速度，角速度，向心力和向心加速度）以及有关公式推导与计算之后，安排的一节实例分析课。
在课堂中采用实验演示，多媒体，电脑动画模拟等辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，降低难度。
四、学习重、难点1．学习重点（1）理解向心力是按效果命名的力．（2）会在具体问题中分析向心力，综合运用牛顿定律分析解决问题．解决方法：多联系实际，通过对生活实例的分析掌握重点内容2．学习难点：实际问题中向心力的来源的分析解决办法：通过对实例的分析，结合课件和实物演示，从力的作用效果上去寻找向心力五、教学设计思想为了在教学中体现科学探究精神，尽可能完整的经历科学探究过程，使学生通过体验感受战胜困难，解决物理问题的喜悦，体验到学习科学的乐趣，了解科学的方法，获取科学知识，本节教学把课本中的内容以问题的形式提出，通过学生探究式的大胆猜想，再通过科学的分析，将物理理论应用生活实际之中。
高中物理同步课件4.3 向心力的实例分析 教学课件(鲁科版必修2)
一、圆周运动问题的分析 分析方法 (1)分析圆周运动问题时，明确圆周运动的轨道平面、圆心
和半径是解题的先决条件．在具体分析问题时，首先要明
确其圆周轨道在怎样的一个平面内，确定其圆心在何处， 半径是多大，这样才能掌握做圆周运动物体的运动情况．
(2)分析物体受力情况，弄清向心力的来源是解题的关
键．跟运用牛顿第二定律解决直线运动问题一样，解决圆 周运动问题也要选择做圆周运动的物体为研究对象，进行 受力分析，画出受力示意图，这是解题不可缺少的步 骤．如果物体做匀速圆周运动，那么物体所受各力的矢量
和就是向心力，向心力一定沿半径指向圆心．沿同一直线 的力，可简化为代数法求合力．如果物体受的力不在同一 直线上，可用平行四边形定则或正交分解法求合力． (3)向心力公式和牛顿第二定律的结合是分析圆周运动问题
的基础，本部分知识涉及的公式较多，在解题时应根据题
目所给的条件，灵活选用恰当的公式去处理． 解题步骤 (1)确定做圆周运动的物体为研究对象． (2)确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径．
速圆周运动；另一类是竖直平面内的非匀速圆周运动，通 常我们只研究物体运动到最高点和最低点时所对应的状 态．
二、竖直平面内圆周运动的临界问题 对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物
理中只研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常
出现临界状态．对临界问题简要分析如下：
图4－3－4
模型 模型说明
(2)若汽车转弯时的最大速度为vmax.为了不使汽车向外打 f≤fmax ． 滑甩出，必须满足：________
2 fmaxr vmax fmax＝m m r 当______________ ，即最大速度为vmax＝ ________.
内低外高的倾斜路面上转弯
高中物理鲁科版必修2课件：第4章 第3节 向心力的实例分析
向心力 支持力与重力合力做向心力 支持力与重力合力做向心力
方程
v2 mg－N ＝m r v2 N＝mg－m r
v2 N－mg ＝m r v2 N＝mg＋m r 支持力>重力
支持力
支持力<重力， 当v＝ gr 时N＝0
2.过山车(在最高点和最低点) (1)向心力来源：受力如图4－3－5，重力和支持力的合力提供向心力．
图 4－3－9
3．轻绳模型：如图 4－3－10 所示，轻绳系的小球或在轨道内侧运动的小球， v2 在最高点时的临界状态为只受重力，由 mg＝m r ，得 v＝ gr.
图 4－3－10
在最高点时： (1)v＝ gr时，拉力或压力为零． (2)v＞ gr时，物体受向下的拉力或压力，并且随速度的增大而增大． (3)v＜ gr时，物体不能达到最高点．(实际上球未到最高点就脱离了轨道) 即绳类模型中小球在最高点的临界速度为 v 临＝ gr.
4．(多选)如图4－3－12所示，汽车以速度v通过一弧形的拱桥顶端时，关于 汽车受力的说法中正确的是( )
图4－3－12 A．汽车的向心力就是它所受的重力 B．汽车的向心力是它所受的重力与支持力的合力，方向指向圆心 C．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用 D．汽车受到的支持力比重力小
【解析】
(1)赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，如图甲所
mv2 示．赛车做圆周运动所需的向心力为 F＝ r ＝400 N＜600 N，所以赛车在运动过 程中不会发生侧移．
甲
乙
(2) 若将场地建成外高内低的圆形，则赛车做匀速圆周运动的向心力由重力 mg、支持力 N 和静摩擦力的合力来提供，如图乙所示为赛车做圆周运动的后视图 (赛车正垂直纸面向里运动)．赛车以最大速度行驶时，地面对赛车的摩擦力为最大 静摩擦力．由牛顿第二定律得 v2 max 水平方向：Nsin θ＋fmaxcos θ＝m r 竖直方向：Ncos θ－fmaxsin θ－mg＝0 代入数据解得 vmax＝ fmax＋mgsin θr ≈35.6 m/s. mcos θ
高中物理必修二课件-4.3 向心力的实例分析3-鲁科版
设摩托车沿半径为R的水平圆形跑道以匀速率v行 驶，若摩托车与路面的动摩擦因数为 ，要使摩托 车不侧滑，则摩托车行驶的最大速率是多少？
解
f
m
v2 R
fmax
m v2 R
：mg
v gR
由向心力公式： F
v2 m
r
所以，当转弯速度过快或转弯半径太小时，摩擦力不足
以提供摩托车转弯时所需向心力。这时候摩托车将发生
在水平面上拐弯时，有向外侧打滑的趋 势，地面就会对摩托车产生指向内侧的 摩擦力，这时受到三个力的作用：重力 G、支持力N和静摩擦力f,其中静摩擦力 指向圆心，提供摩托车转弯时所需的向 心力F，即F=f.
5
动画：H02210 水平路面上转弯(圆周运动)
N
f
G
（2）在水平路面上滑冰运动员和摩托车在拐弯时速度 过快或转弯半径太小时，滑冰运动员和摩托车会出现 什么现象，为什么？
r
由此可知：弯道的限速取决于弯道半径及倾角。
11
（2）火车拐弯
12
（2）火车拐弯（火车的轨道是怎样设计的？ ）
N
铁路的弯道通常外高内低，当车速
按照规定速度行驶，火车与铁轨之间
无挤压，有利于保养铁轨。求火车转
F合
弯的规定速度？
F合 mgtan
F向
m
v2 r
mg tan m v2
r
G
v gr tan
轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
轮缘受到外轨向内的挤压力
当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力
因此为了保护轮缘和行驶安全，过弯道有速度限制！
3、空中转弯
例3.
G 鸟转弯时由谁提供向心力呢？
飞机(或飞鸟)转弯受力向心力由空气作用力F和重力mg的 合力 提供。
鲁科版物理必修二第四章-第3节--向心力的实例分析.doc
第3节向心力的实例分析一、转弯时的向心力实例分析1．汽车在水平路面转弯，所受静摩擦力提供转弯所需的向心力。
2．火车(或汽车)转弯时，如图431所示，向心力由重力和支持力的合力提供，向心力F ＝mg tan θ＝mv2r，转弯处的速度v＝gr tan θ。
图431 图4323．飞机(或飞鸟)转弯受力如图432所示，向心力由空气作用力F和重力mg的合力提供。
二、竖直平面内的圆周运动实例分析1．汽车过拱形桥内容项目汽车过凸形桥汽车过凹形桥向心力方程mg－N＝mv2rN－mg＝mv2r支持力N＝mg－mv2r支持力小于重力，当v＝gr时N＝0N＝mg＋mv2r支持力大于重力2．过山车(在最高点和最低点)(1)向心力来源：受力如图433所示，重力和支持力的合力提供向心力。
图433(2)向心力方程在最高点：N ＋mg ＝m v 2r ，v 越小，N 越小，当N ＝0时v min ＝gr 。
在最低点：N －mg ＝m v 2r。
1．自主思考——判一判(1)火车转弯时的向心力是火车受到的合外力。
(×) (2)火车以恒定速率转弯时，合外力提供向心力。
(√) (3)做匀速圆周运动的汽车，其向心力保持不变。
(×)(4)汽车过拱形桥时，对桥面的压力一定大于汽车自身的重力。
(×)(5)汽车在水平路面上行驶时，汽车对地面的压力大小等于自身的重力大小。
(√) 2．合作探究——议一议(1)假定你是一个铁路设计的工程师，你打算用什么方法为火车转弯提供向心力？提示：要根据弯道的半径和规定的行驶速度，确定内外轨的高度差，使火车转弯时所需的向心力几乎完全由重力G 和支持力N 的合力来提供。
(2)如图434所示，滑冰运动员转弯时为什么要向转弯处的内侧倾斜身体？图434提示：倾斜身体是为了获得冰面对运动员向内侧的静摩擦力，从而获得做圆周运动所需要的向心力。
高中物理必修二课件-4.3 向心力的实例分析5-鲁科版
1、汽车在水平地面上转弯
O FN
Ff
1、圆周运动的向心力由什么力提供的呢？ 2、如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢 ？有什么解决措施？
2、弯道的设计
向心力由什么力提供的呢？
问 题 ： 为 了保 证安全 且不损 坏路面 和轮胎 ，汽车 拐弯时 需要限 速么？ 如果拐 弯处的 坡度倾 角为θ， 弯道半 径为r， 对车 速有何 要求？
FN F
G
飞机在空中转弯
摩托车转弯
规律方法技巧
2．解题的关键是根据平行四边形定则求出合外力，再 根据涉及到的物理量选用向心力公式，有时需要结合几何关 系进行计算。
3．圆周运动问题解题步骤：确定研究对象→确定轨道 平面、圆心、半径→受力分析→列F合＝F向求解．
谢谢
火车拐弯 火车在水平铁轨上转弯
向心力由什么力提供的呢？
内轮
外轮
F
内轨
外 轨
由于火车的质量很大，而且速度较快，所以轮缘与外轨间的 相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！
向心力由什么力提供的呢？
较 小 时 ，tan ≈sin
这是火车速度为转弯的最佳速度．此时轨 道对轮缘无挤压作用．
当v>v0时： 轮缘受到外轨向内的挤压力． 当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力．
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向心力的实例分析
一、知识与技能
1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。
会在具体问题中分析向心力的来源。
2、引导学生应用牛顿第二定律和有关向心力知识分析实例，使学生深刻理解向心力的基础知识。
3、熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的步骤和方法。
二、过程与方法
1、通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力。
2、通过对匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辨证关系，提高学生的分析能力。
3、运用启发式问题探索教学方法，激发学生的求知欲和探索动机；锻炼学生观察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和能力。
三、情感态度与价值观
1、通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析。
2、激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。
3、培养学生的主动探索精神、应用实践能力和思维创新意识。
重点难点
重点：理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力；找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力，能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。
难点：火车在倾斜弯道上转弯的圆周运动模型的建立；临界问题中临界条件的确定。
教学方法
讲授、分析、推理、归纳
教学用具
说明火车转弯的实物模型，CAI课件
教学过程
新课引入：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键是把向心力的来源弄清楚。
本节课我们应用向心力公式来分析几个实际问题。
（一）、复习关于向心力的来源
1、向心力是按效果命名的力；
2、任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；
3、不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外，还要另外受到向心力作用。
（二）、实例1：火车转弯
课件模拟在平直轨道上匀速行驶的火车，提出问题：
（1）、火车受几个力作用？
（2）、这几个力的关系如何？
（学生观察，画受力分析示意图）
师生互动：火车受重力、支持力、牵引力及摩檫力，其合力为零。
过渡：那火车转弯时情况会有何不同呢？
课件模拟平弯轨道火车转弯情形，提出问题：
（1）、转弯与直进有何不同？
（2）、当火车转弯时，它在水平方向做圆周运动。
是什么力提供火车做圆周运动所需的向心力呢？
师生互动：分析内外轨等高时向心力的来源（运用模型说明）
（1）此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。
（2）外轨对轮缘的弹力提供向心力。
（3）由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。
师设疑：那么应该如何解决这个问题？
学生活动：发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案。
提示 ：（1）、设计方案目的是为了减少弹力
（2）、播放视频——火车转弯
学生提出方案：火车外轨比内轨高，使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上。
此时，支持力与重力不再平衡，他们的合力指向“圆心”，提供向心力，从而减轻轮缘和铁轨之间的挤压。
学生讨论：什么情况下可以完全使轮缘和铁轨之间的挤压消失呢？
学生归纳：转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G 和支持力F N 来提供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。
师生互动：老师边画图边讲解做定量分析并归纳总结（过程略）
（三）、实例2：汽车过拱桥 （可通过学生看书，讨论，总结）
问题：质量为m 的汽车在拱桥上以速度v 前进，桥面的圆弧半径为 r ，求汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。
解析：选汽车为研究对象，对汽车进行受力分析：汽车在竖直方向受到重力G 和桥对车的支持力F 1作用，这两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下
建立关系式：
r
v m F G F 2
1=-=向 r
V m G F 2
1-= 又因支持力与汽车对桥的压力是一对作用力与反作用力，所以r
V m G F 2
-=压 （1） 当v =rg 时，F = 0
（2）当0 ≤ v ＜rg时 , 0 ＜ F ≤ mg
（3）当 v ＞rg时, 汽车将脱离桥面，发生危险。
小结：上述过程中汽车虽然不是做匀速圆周运动，但我们仍然使用了匀速圆周运动的公式。
原因是向心力和向心加速度的关系是一种瞬时对应关系，即使是变速圆周运动，在某一瞬时，牛顿第二定律同样成立，因此，向心力公式照样适用。
（四）、竖直平面内的圆周运动
过渡：教师演示“水流星”提出问题
提问：最高点水的受力情况？向心力是什么？
提问：最低点水的受力情况？向心力是什么？
提问：速度最小是多少时才能保证水不流出？
学生讨论：最高点、最低点整体的受力情况。
师生互动：在竖直平面内圆周运动能经过最高点的临界条件：
1、用绳系水桶沿圆周运动，桶内的水恰能经过最高点时，满
足弹力F=0,重力提供向心力 mg=m
r
v2
得临界速度v
=gr
当水桶速度v≥v
时才能经过最高点
2、如果是用杆固定小球使球绕杆另一端做圆周运动经最高点时，由于
所受重力可以由杆给它的向上的支持力平衡，由mg－F=m
r
v2
=0得临界速度v
=0 当小球速度v≥0时，就可经过最高点。
3、小球在圆轨道外侧经最高点时，mg－F=m
r
v2
当F=0时得临界速度 v
=gr
当小球速度 v≤v
时才能沿圆轨道外侧经过最高点。
（五）、归纳匀速圆周运动应用问题的解题步骤
1、明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。
2、确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。
3、建立以向心方向为正方向的坐标，找出向心方向的合外力，根据向心力公式列方程。
4、解方程，对结果进行必要的讨论。
（六）、课堂讨论
1、教材【思考与讨论】”
（七）、课堂小结
1、用向心力公式求解有关问题时的解题步骤如何？
2、火车转弯时，向心力由什么力提供？
3、汽车通过凹形或凸形拱桥时对桥的压力与重力的关系如何？
（八）、布置作业。