高一下学期人教版高中物理必修2第五章 曲线运动7 生活中的圆周运动
4、7生活中的圆周运动课堂教学设计
学生课前准备1、 课前布置有条件的学生观察铁路铁轨、 公路弯道、
拱形桥。
2、 课前完成课堂预习案，提出思考性问题。
教学过程：【情境创设、导入新课】--【探究设计】--【点拨释疑】--【自主训练】--【展示提高】--【合作学习】--【拓展实验】--【当堂自测】
教学环
节
教师活动学生活动设计意图
情境创设导入新课
用多媒体向学生展
示4.28胶济火车出轨事
故报道并提出问题：
（1）大家看事故
片段，了解翻车的原因
是什么？
（2）在哪里翻车？
做什么运动？
观看、思考视
频内容
通过视频、精
练的语言导入
新课，达到“激
兴、点题，并
起到增强学生
安全意识的”
向心力的理解1、通过动画引导学生
分析向心力的来源，明
确向心力的需求量
2、明确本节课解决圆
周运动的基本思路
复习圆锥摆、
光滑漏斗模
型，学生思考
后回答：
通过学生对已
有知识的理解
加深，建构本
节课学习新知
识的良好的认
知结构。
1、学生思考：
火车是在水平
通过对水平轨
道火车转弯问
讲授新课实
例
分
析
1.火车水平轨道转
弯
教师用多媒体（和
实物模型）展示火车车
轮和铁轨的基本形状，
并提出下列问题：
（1）圆周运动平
面是哪个？圆心在哪
里？
（2）由谁提供向
心力
2火车倾斜弯道转
弯
提问：由于火车质
量较大，速度较大势必
对火车的轮缘和铁轨破
坏性极大。
请设计一个
方案让火车沿轨道安全
通过弯道(要求：画简
易模型，火车用矩形表
示，轨道用水平面或斜
面表示）
3、若火车的速度
大于或小于这个值时，
会怎么样呢？
4.汽车过拱形桥
通过图片展示，学
生先自主分析在不同情
面内做圆周运
动，所需向心
力是什么力提
供？
2、学生自主探
究分析
（设计方案）
3、学生通过小
组讨论，探究
解决问题的方
案
4、学生上讲台
展示：
5、学生自主练
习
6、拓展深化：
地球可以看作
题的分析，引
导学生认识轮
缘的作用，及
其存在的弊
端，激发学生
思考，推理能
力
培养学生的创
造力
让学生有团队
合作意识，能
主动的对待问
题，提出合理
方案，培养学
生解决问题能
力
本环节通过对
凹凸路面问题
的探究，使学
生掌握竖直平
面内的圆周运
况下过桥时，对桥的作用力
教师提出问题：过凸的路面时，如果速度不断变大，大到一定程度会出现什么情况？
教师点拨分析：
教师多媒体播放航天器的失重现象。
一个巨大的拱
型桥，其半径
就是地球半径
R，若汽车不
断加速，则地
面对它的支持
力就会变小，
汽车速度多大
时，支持力会
变成零？
动的一般研究
方法，并通过
感受建立模型
的过程。
通过对凹凸桥
的分析，拓
展，使学生的
对圆周运动的
分析方法得到
进一步提升。
拓展实验当堂自测5水流星实验。
6、当堂自测
在“水流星”的表演
中，杯子在竖直面内做
圆周运动，到最高点
时，杯口朝下，但杯中
的水却不会流下来，为
什么呢？(用图中所标
的量列式说明）
一生登台表演
分析水不流出
的原因。
当堂自测：
检查学生对本
节知识的掌握
情况
通过将生活问
题实际化，培
养学生爱观
察、爱思考，
理论联系实际
的好习惯。
处理圆周运动的基本思
路
从“供”“需”两方面来进行研究：使学生对本课所掌握的所有信息被全部调
课堂小结
“供”——对物体受力分
析，求沿半径方向的合外力
“需”——确定物体轨道
圆心、半径、用公式求出所
需向心力
“供”“需”平衡则做圆周运动
学生观察立体
资料，分析总
结
动起来，也培
养了学生的概
括能力，更有
利于学生对本
课内容的整体
建构。
作
业
课后习题 1 2 3。
高一下学期物理人教版必修2第五章第七节生活中的圆周运动 教案
【教材分析】本节课时在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课，通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，使学生深入理解圆周运动规律，并结合生活中的某些体验，加深物理知识在头脑中的印象。
【教学设计】这一节共有四个事例，本节课只研究“火车转弯”与“汽车过拱桥”两个问题，另外两个放到下节课处理。
通过视频演示，以提问得方式引导学生展开问题的讨论，并归纳总结出结论。
过程中体现“教师为主导，学生为主体”的教育思想。
让学生进入角色充当课堂教学的主体，帮助学生自觉、生动地进行思维活动。
使学生即学到了知识又掌握了学习方法，即培养了能力又发展了智力。
【教学目标】★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、知道向心力和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。
★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辩证关系，提高学生的分析能力.★情感、态度与价值观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，学会用合理、科学的方法处理问题。
【重点难点】1、具体问题中向心力的来源。
2、关于对临界问题的讨论和分析。
【教学方法】教师启发、引导，讲授法、分析归纳法；讨论、交流学习成果。
【教学工具】实物投影仪、课件、多媒体辅助教学设备等【教学实录】（一）引入新课师：复习匀速圆周运动知识点（提问）①描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系。
②从动力学角度对匀速圆周运动的认识。
生：思考并回答问题。
师：倾听学生的回答，点评、总结。
导入新课：学以致用是学习的最终目的，本节课通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应用。
新人教版高一物理必修二教学课件 5.7 生活中的圆周运动 (共24张PPT)
◆圆周运动(Circular motion)
生 拱形桥和凹形桥 活 中 的 圆 周 运 动
G FN
v2 m
r
FN
G mv2 r
FN=G
◆圆周运动(Circular motion)
生 拱形桥和凹形桥
活 中 的
eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎 太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( D )
。2021年3月6日星期六2021/3/62021/3/62021/3/6
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/62021/3/62021/3/63/6/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/62021/3/6March 6, 2021
Mg= mv2/R 由此可以得出v=(Rg)1/2
列车速度过快，造成翻车事故
做圆周运动的物体，由于本身的惯性， 总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
四离心运动
1.离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然
消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下， 就做逐渐远离圆心的运动。
N
v
G
当 v g r 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
由于ａ竖直向下，属失重现象。
当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？ 平抛运动！
2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动 N 的向心力，由牛顿第二定律得：
v2 N G m
v
r
v2 NGm G
G
r
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
人教版高中物理必修2第5章第7节生活中的圆周运动(共41张PPT)
FN
析
θ
F合＝mg tanθ
F合
O v＝ gR tanθ
G
火车转弯时所
θ
需的向心力
Fn
=
m
v2
R
轨道对轮缘 无挤压，此 时火车的速 度为多大？
若火车的速度 大于或小于这 个值时，轨道 对轮缘有挤压
吗？
FN
G Fθ
FN
当v gr tan，即F合 Fn时
轮缘受到外轨向内的弹力。
当v gr tan，即F合 Fn时
D．限制火车向外脱轨
古老的赵州桥—中国人的骄
二、拱形桥
思考：
公路上的拱 形桥是常见的， 汽车过桥时， 也可以看做圆 周运动。那么 是什么力提供 汽车的向心力 呢？
拱
形 汽车质量为m，通过桥最
FN
桥 高点速度为v，桥半径为
R，则在最高点汽车对桥
的压力为多大？
mg
F合＝mg－FN
Fn=
m
v2
R
∴
mg－FN＝m
v2
R
∴
FN ＝mg－m
v2
R
由牛顿第三定律得
若汽车通过拱 桥的速度增大， 会出现什么情
况？
FN ＜mg
F压＝FN
＝mg－m
v2
R
拱
形
FN
桥
FN ＝mg－m
v2
R
mg
当FN = 0 时，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。
FN＝0 时，
汽车的速
mg＝m
v2
R
v＝ gR
度为多大？
向心、圆周、离心运动
供 提供物体做圆 周运动的力
人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+PPT,32张,内含视频)
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物理人教版必修2：第五章 7.生活中的圆周运动
消失时，它将做曲线运动
解析：做匀速圆周运动的物体，当向心力消失或合力不足
以提供所需向心力时，物体将做离心运动，A 错误；做匀速圆 周运动的物体，当它所受的一切外力都突然消失时，根据牛顿 第一定律，它将沿切线方向做匀速直线运动，B、D 错误，C 正 确． 答案：C
【触类旁通】 3．(双选)下列属于离心现象的是( CD ) A．投篮球
3．航天器在近地轨道的运动： v2 (1)对航天器有： 重力充当向心力， 满足的关系为 mg＝m R ，
gR 航天器的速度 v＝__________.
(2)对航天员有：由重力和座椅的支持力提供向心力，满足 v2 mg－FN 的关系为____________＝m R ， 由此可得， v＝ gR时， N＝0， 当 F
v2可知，火车的质量很大， 右转弯)．根据牛顿第二定律 F＝m R
在速度和轨道半径一定的情况下，外轨对轮缘的弹力很大，使 得外轨和外轮之间的磨损很大，铁轨容易受到损坏．
图 5－7－3 (2)当外轨略高于内轨时，火车所受重力和支持力的合力提 v2 供向心力，即 Gtan θ＝m R ，如图 5－7－3 乙所示．
(2)离心运动与受力：做圆周运动的物体，由于本身具有 切线 惯性 ______，总有沿着圆周_______方向飞去的趋势． ①当物体所受合力 F______mω2R 时，物体做圆周运动； ＝ ②当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出； < ③当 F______mω2R 时，物体逐渐远离圆心； ④当 F______mω2R 时，物体逐渐靠近圆心． >
完全失重 航天员处于__________状态，对座椅无压力．
4．离心运动： 消失 (1)定义：做圆周运动的物体，在向心力突然______或合力 沿切线方向飞出 不足以提供所需的向心力时，物体将____________________或
人教版高中物理必修2第五章 曲线运动7. 生活中的圆周运动 课件(4)
F mr 2 F mr 2
作离心运动的条件：
F合 0或F合 Fn
精品PPT
2、合外力与向心力的关系
做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞 去的倾向,在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所 需的向心力的情况下,做逐渐远离圆心的离心运动;当合 外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心 越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时, 物体才可能做匀速圆周运动。
FN
由牛顿第二定律:
Ff
FN
mg
m
v2 r
FN
mg
m
v2 F
r
G
超重 由牛顿第三定律：FN
FN
mg
m v2 r
当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时
FN和FN′怎样变化? 精品PPT
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
m v2 r
G
FN
FN
G
v2 m
r
G
FN
FN = G
G
精品PPT
问题4、航天器中的失重现象
N sin mg
N cos F 向
N θ
G
精品PPT
结论
将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角 度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心 力，减小静摩擦力的负担。
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
精品PPT
问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
"供需"不平衡 精品PPT
问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改 造？内外轨的高度差h如何确定？
v2 m0
高中物理 第5章 曲线运动 7 生活中的圆周运动课件 新
2．受力特点 在实际的火车转弯处，外轨高于内轨，火车所受支持力的方向斜向上，其 竖直分力可以与重力平衡，其水平分力可以提供向心力，或者说火车所受支持 力与重力的合力可以提供向心力．
3．速度与轨道压力的关系 (1)若火车转弯时，火车所受支持力与重力的合力充当向心力，则 mgtan θ ＝mvR20，如图 5-7-4 所示，则 v0＝ gRtan θ ，其中 R 为弯道半径，θ 为轨道平面 与水平面的夹角(tan θ ≈Lh，h 为内外轨高度差，L 为内外轨间距)，v0 为转弯处 的规定速度．此时，内外轨道对火车均无挤压作用；
[后思考] 除了火车弯道具有内低外高的特点外，你还了解哪些道路具有这样的特 点？
图 5-7-2 【提示】 有些道路具有外高内低的特点是为了增加车辆做圆周运动的向 心力，进而提高了车辆的运动速度，因此一些赛车项目的赛道的弯道要做得外 高内低，比如汽车、摩托车、自行车赛道的弯道，高速公路的拐弯处等．
[合作探讨] 火车在铁轨上转弯可以看成是匀速圆周运动，如图 5-7-3 所示，请思考下列 问题：
知
知
识
识
点
点
一
三
7．生活中的圆周运动
学
知
业
识
分
点
层
二
测
评
学习目标 1.知道具体问题中的向心力来源．(难 点) 2.掌握分析、处理生产和生活中实例 的方法．(重点、难点) 3.掌握物体在变速圆周运动中特殊 点的向心力、向心加速度的求法．(重 点、难点)
知识脉络
铁路的弯道
[先填空] 1．火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时实际上在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其 质量巨大，需要很大的向心力．
【答案】 AC
人教版高中物理必修2第五章 曲线运动5.7生活中的圆周运动教学课件共26张PPT含多个视频素材
问题二：汽车要完成像转弯这样的圆周运动要满足 的受力条件是什么？
必须受向心力作用
F
v2 m
或F
m 2 R或F
mv
R
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分析做圆周运动的物体受力情况
受力分析
提供向心力
FN Ff
mg
FmNg O
O
Ff
FN+mg
垫高外轨可增加较多的向心力。
垫高外轨
FN 做圆周运动时向心力由哪
些力提供？
火车的支持力不在竖直方
F
向上。利用支持力的分力提供
一部分向心力，达到“供需”
平衡。 可以减少对摩擦力的
mg
需要
2、最佳方案
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
FN
l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重
a、增大汽车转弯时的速度 车转弯时的速度
b、减小汽
c、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽 车与路面间的摩擦
A、a、b C、b、d
B、a、c D、b、c
ks5u精品课件
小 结
1、火车转弯
2、小车过桥 3、航天器中的失重现象
4、离心运动的利用与防止
作业：课后题 1 2 3
实例研究1——火车转弯
火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车
质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间
的动摩擦因数μ=0.25。
FN
设向心力由轨道指向圆心的
“Ff供需”O静不摩代平擦入力数衡提据，供可如得F：何f 解m决vR2？
高中物理必修二知识点总结：第五章曲线运动(人教版)
高中物理必修二知识点总结：第五章曲线运动（人教版）这一章是在前边几章的学习基础之上，研究一种更为复杂的运动方式：曲线运动。
这也是运动学中更为重要的一部分内容，本章的重难点就在于抛体运动、圆周运动。
考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。
Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。
要求Ⅱ：曲线运动、抛体运动、圆周运动。
知识构建：新知归纳：一、曲线运动●曲线运动1、定义：物体的运动轨迹不是直线的运动称为曲线运动。
2．物体做曲线运动的条件(1）当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，这个合力总能产生一个改变速度方向的效果，物体就一定做曲线运动。
（2）当物体做曲线运动时，它的合力所产生的加速度的方向与速度方向也不在同一直线上。
（3）物体的运动状态是由其受力条件及初始运动状态共同确定的．2、曲线运动的特点:质点在某一点的速度方向，就是通过该点的曲线的切线方向.质点的速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动。
物体运动的性质由加速度决定（加速度为零时物体静止或做匀速运动；加速度恒定时物体做匀变速运动；加速度变化时物体做变加速运动）。
3、曲线运动的速度方向（1）在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线切线的方向。
（2）曲线运动的速度方向时刻改变，无论速度的大小变或不变，运动的速度总是变化的，故曲线运动是一种变速运动。
4、曲线运动的轨迹:作曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指向的一方弯曲，若已知物体的运动轨迹，可判断出物体所受合外力的大致方向，如平抛运动的轨迹向下弯曲，圆周运动的轨迹总是向圆心弯曲等。
●曲线运动常见的类型：（1）a=0：匀速直线运动或静止。
（2）a 恒定：性质为匀变速运动，分为：①v 、a 同向，匀加速直线运动；②v 、a 反向，匀减速直线运动；③v 、a 成角度，匀变速曲线运动（轨迹在v 、a 之间，和速度v 的方向相切，方向逐渐向a 的方向接近，但不可能达到。
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