生活中的圆周运动教学设计优质课教案
生活中的圆周运动教学设计优质课教案
一、教学目标：
1. 知识目标：
1）掌握圆周运动的定义及其相关概念；
2）能够运用角度和弧度衡量角度大小；
3）了解圆周运动的等速运动和变速运动，以及它们的应用。
2. 能力目标：
1）能够观察和研究物体的圆周运动；
2）能够运用所学知识解决有关环绕运动的问题。
3. 情感目标：
1）培养学生对数学知识的兴趣和爱好；
2）启发学生对物理现象的探究和思考。
二、教学内容：
圆周运动的概念和相关概念、角度和弧度的衡量、等速圆周运动和变速圆周运动的应用。
三、教学过程：
一、引入
1. 介绍圆周运动，引发学生对圆周运动的好奇心；
2. 展示一些实际生活中的圆周运动，比如地球绕太阳运动等；
3. 学生讨论探究，了解圆周运动的基本情况。
二、知识讲解
1. 圆周运动的定义及其相关概念
2. 角度和弧度的衡量
3. 等速圆周运动和变速圆周运动
三、讨论/练习
1. 学生观察图片或视频，理解和探究圆周运动的特点；
2. 学生尝试练习角度的计算和弧度的计算；
3. 学生思考等速圆周运动和变速圆周运动的区别以及它们的应用。
四、课堂小结
1. 总结本节课所学知识；
2. 强调所学知识的应用；
3. 鼓励学生继续探究和研究圆周运动的相关问题。
四、板书设计
圆周运动
角度和弧度
等速圆周运动和变速圆周运动
五、课后作业
1. 完成课本相关习题；
2. 在生活中寻找并记录圆周运动的实例；
3. 思考以圆周运动为基础的实际问题，并尝试解决。
六、教学反思
通过本节课的教学，学生对圆周运动有了更深入的了解，加强了对圆周运动的感性认识。
同时，通过课堂讨论和练习，学生还加强了对角度和弧度的计算和应用。
为了更好地帮助学生掌
握圆周运动的知识，我们可以增加一些实践环节，让学生手动模拟圆周运动，从而更好地理解和掌握圆周运动的特点。
此外，我们还应该注重提高学生的独立思考和解决问题的能力，从而激发学生对数学和物理的兴趣和爱好。
七、教学活动设计
1. 导入活动
首先，我将介绍圆周运动的概念，并引导学生分享一些实际生活中的圆周运动现象。
为了让学生更深入地理解圆周运动的特点，我可以使用一些图片或视频来展示圆周运动的过程，并让学生分享这些物体运动时所表现出来的特点。
2. 知识讲解
在知识讲解环节中，我会对圆周运动的相关概念进行介绍，包括角度和弧度的计算以及等速圆周运动和变速圆周运动的区别。
我会采用图像化的方式来讲解这些概念，以便学生更好地理解和记忆这些概念。
3. 课堂讨论
为了让学生更好地理解和掌握所学知识，我会引导学生进行一些课堂讨论。
例如，我会选取一些实际的例子来让学生分组讨论，解决相关的问题，帮助他们理解圆周运动的应用，加深对知识的理解。
在讨论过程中，我还会鼓励学生彼此交流和分享自己的观点，从而进一步促进他们对所学知识的理解和掌握。
4. 实践活动
为了进一步加强学生对圆周运动的理解，我会设计一些实践活动。
例如，我会让学生手动模拟圆周运动，并用手算法计算角度和弧度，了解并比较等速圆周运动和变速圆周运动的区别。
通过实践活动，学生将更深入地理解圆周运动的特点和原理。
5. 课堂小结
在本节课结束之前，我会进行课堂小结。
在小结环节中，我会强调所学知识的应用领域，并鼓励学生持续探究圆周运动相关问题。
同时，我也会检查学生对所学知识的掌握情况，并及时纠正常见的错误。
八、教学评估
在教学设计的过程中，我也将考虑如何对学生的学习成果进行评估。
我的评估方式包括：
1. 课堂表现评估——观察学生在课堂上的表现，包括学习态度、参与度和思考能力。
2. 作业评估——评估学生对课堂所学知识的理解和掌握情况，通过检查学生所完成的作业来进行评估。
3. 实践评估——评估学生对所学知识的应用能力，通过实践活动来进行评估。
4. 考试评估——定期通过考试来评估学生对所学知识的掌握情
况。
以上评估方式不仅可以帮助我及时纠正学生的错误，还可以鼓励学生对所学知识进行深入的思考和探究。
九、教学反思
通过对本节课的教学设计和过程的反思，我意识到应该将学生作为教学的中心，引导他们通过观察、发现和探究来理解圆周运动的特点和原理。
在教学设计过程中，我也应该注重实践环节的设计，让学生手动操作、模拟实验等，以提高他们的学习兴趣和参与度。
同时，在评估方面，我需要采取多元化的评估手段，从不同角度对学生的学习成果进行评估，以便更好地帮助学生掌握和应用所学知识。
生活中的圆周运动教学设计
生活中的圆周运动教学设计生活中的圆周运动教学设计（精选5篇）作为一位不辞辛劳的人民教师，常常需要准备教学设计，教学设计一般包括教学目标、教学重难点、教学方法、教学步骤与时间分配等环节。
我们该怎么去写教学设计呢？下面是店铺整理的生活中的圆周运动教学设计（精选5篇），供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
生活中的圆周运动教学设计1教学目标1、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，它就是圆周运动的物体所受的向心力.会在具体问题中分析向心力的来源。
(2)能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。
(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。
2、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。
(3)通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力。
3、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，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。
(2)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。
(3)养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。
教学重难点教学重点：理解向心力是一种效果力;在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
教学难点：具体问题中向心力的来源;关于对临界问题的讨论和分析;对变速圆周运动的理解和处理。
教学工具多媒体、板书教学过程新课导入生活中的圆周运动到处可见，如运动物体转弯问题，汽车、火车、飞机、自行车、摩托车的转弯，只要你注意观察，高速公路、赛车的弯道处，都做成外高内低的路面，自行车、摩托车拐弯时都要倾斜车身……你知道这是什么原因吗?一、铁路的弯道1.基本知识(1)火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时做圆周运动，具有向心加速度，由于其质量巨大，因此需要很大的向心力.(2)转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损.(3)铁路弯道的特点①转弯处外轨略高于内轨.②铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道内侧.③铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，它提供了火车以规定速度行驶时的向心力.2.思考判断(1)火车弯道的半径很大，故火车转弯需要的向心力很小.(×)(2)火车转弯时的向心力是车轨与车轮间的挤压提供的.(×)(3)火车通过弯道时具有速度的限制.(√)探究交流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?【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.二、拱形桥1.基本知识2.思考判断(1)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车重，加速行驶时大于车重.(×)(2)汽车在拱形桥上行驶，速度较小时，对桥面的压力大于车重;速度较大时，对桥面的压力小于车重.(×)(3)汽车过凹形桥底部时，对桥面的压力一定大于车重.(√)探究交流地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面半径等于地球半径，试讨论：地面上有一辆汽车在行驶，地面对它的支持力与汽车的速度有何关系?驾驶员有什么感觉?【提示】根据汽车过凸形桥的原理，地球对它的支持力随v的增大，FN减小.当这时驾驶员与座椅之间的压力为零.他有飞起来的感觉，所以驾驶员有失重的感觉.三、航天器中的失重现象及离心现象1.基本知识(1)航天器在近地轨道的运动①对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重力，重力充当向心力，满足的关系为②对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为航天员处于完全失重状态，对座椅压力为零.③航天器内的任何物体之间均没有压力.(2)对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受地球引力.正因为受到地球引力的作用才使航天器连同其中的乘员做匀速圆周运动.(3)离心运动①定义：物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动.②原因：向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力.2.思考判断(1)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有物体均处于完全失重状态.(√)(2)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用.(×)(3)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.(×)探究交流雨天，当你旋转自己的雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出(如图所示)，你能说出其中的原因吗?【提示】旋转雨伞时，雨滴也随着运动起来，但伞面上的雨滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出.四、火车转弯问题【问题导思】1.火车转弯时，轨道平面是水平面吗?2.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，轨道受到的侧向压力大小变化吗?1.轨道分析火车在转弯过程中，运动轨迹是一圆弧，由于火车转弯过程中重心高度不变，故火车轨迹所在的平面是水平面，而不是斜面.火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心.2.向心力分析如图所示，火车速度合适时，火车受重力和支持力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F=mgtan θ.为弯道半径，θ为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为转弯处的规定速度).4.轨道压力分析(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时火车对内外轨道无挤压作用.(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下：①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力.②当火车行驶速度v0时，内轨道对轮缘有侧压力.误区警示汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮受到地面施加的侧向静摩擦力.例：有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m.(g取10 m/s2)(1)试计算铁轨受到的侧压力大小;(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值.【审题指导】(1)问中，外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力.(2)问中，重力和铁轨对火车的支持力的合力提供火车转弯的向心力.【答案】(1)105 N (2)0.1总结解决这类题目首先要明确物体转弯做的是圆周运动，其次要找准物体做圆周运动的平面及圆心，理解向心力的来源是物体所受合力.五、竖直面内的圆周运动【问题导思】1.关于竖直面内的圆周运动，一般只讨论哪两种模型?2.对“绳模型”，质点过最高点的临界条件是什么?3.对“杆模型”，质点过最高点的临界条件是什么?1.绳模型小球在细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，小球沿竖直光滑轨道内侧做圆周运动，都是绳模型，如图所示.(1)向心力分析①小球运动到最高点时受向下的重力和向下的绳子拉力(或轨道弹力)作用，由这两个力的合力充当向心力②小球运动到最低点时受向下的重力和向上的绳子拉力(或轨道弹力)作用，由这两个力的合力充当向心力(2)临界条件小球恰好过最高点时，应满足弹可得小球在竖直面内做圆周运动的临界速度(3)最高点受力分析2.杆模型小球被一轻杆拉着在竖直平面内做圆周运动，小球在竖直放置的光滑细管内做圆周运动，都是杆模型，如图所示.(1)向心力分析①小球运动到最高点时受杆(或轨道)的弹力和向下的重力作用，由这两个力的合力充当向心力.若弹力向上：②小球运动到最低点时受向上的杆(或轨道)弹力和向下的重力作用，由这两个力的合力充当向心力(2)临界条件由于杆和管能对小球产生向上的支持力，故小球能在竖直平面内做圆周运动的临界条件是运动到最高点时速度恰好为零.(3)最高点受力分析特别提醒1.绳模型和杆模型中小球做的都是变速圆周运动，在最高点、最低点时由小球竖直方向所受的合力充当向心力.2.绳模型和杆模型在最低点的受力特点是一致的，在最高点杆模型可以提供竖直向上的支持力，而绳模型不能.例：长度为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量m=2 kg的小球.求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向.(g取10 m/s2)(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s;(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.【审题指导】(1)球在最高点时，杆对小球的弹力有支撑力和拉力两种可能.(2)要求出球在最高点时，杆恰好无弹力的转速，再进行列式分析.【答案】(1)小球对杆的拉力为138 N，方向竖直向上.(2)小球对杆的压力为10 N，方向竖直向下.六、离心运动【问题导思】1.离心现象的实质是什么?2.物体什么时候才做离心运动?3.离心运动与近心运动有什么区别?1.离心运动的实质离心现象的本质是物体惯性的表现.做圆周运动的物体，由于惯性，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用.从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切向方向拉回到圆周上来.2.离心运动的条件做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力.3.离心运动、近心运动的判断如图所示，物体做圆周运动是离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力Fn与所需向心力的大小关系决定由以上关系进一步分析可知：原来做圆周运动的物体，若速率不变，所受向心力减少或向心力不变，速率变大，物体将做离心运动;若速度大小不变，所受向心力增大或向心力不变，速率减小，物体将做近心运动.误区警示1.物体做离心运动时并不存在“离心力”，“离心力”的说法是因为有的同学把惯性当成了力.2.离心运动并不是沿半径方向向外远离圆心的运动.例：如图所示，高速公路转弯处弯道圆半径R=250 m，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.25.若路面是水平的，问汽车转弯时不发生侧向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm为多大?当超过v时，将会出现什么现象?(g取10 m/s2)【审题指导】(1)明确向心力的来源.(2)理解离心运动产生的原因.【答案】90 km/h 汽车做离心运动或出现翻车七、航天器中的完全失重现象例：如图所示，宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是( )A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员所受重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用【答案】AC1.航天器中物体的向心力向心力由物体的重力G和航天器的支持力FN提供，即2.当航天器的速度，此时航天器机器内部物体均处于完全失重状态3任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境.规律总结：物体处于完全失重状态的特征1.物体都具有向下的加速度，加速度大小为g.2.物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力消失，物体间不再相互挤压.3.物体仍受重力作用，并不是重力消失了.4.物体的速度不断变化，物体具有加速度，处于非平衡状态.生活中的圆周运动教学设计2【教材分析】本节是人教版高中《物理》必修2第五章第7节，是《曲线运动》一章的最后一节。
生活中的圆周运动优秀教案
物理必修2第六章第7节 生活中的圆周运动1【教学目标】1、知识与能力① 在变速圆周运动中，能用向心力和向心加速度的公式求最高点和最低点的向心力和 向心加速度。
培养综合应用物理知识解决问题的能力。
② 会在具体问题中分析向心力的来源。
③ 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. 2. 过程与方法通过向心力的实例分析，体会向心力的来源，并能结合具体情况求出相关的物理量。
关注匀速圆周运动在生活生产中的应用。
3、 情感态度与价值观通过解决生活、生产中圆周运动的实际问题，养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯。
【教学重点】1、 掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式2、 能用上述公式解决有关圆周运动的实例 【教学难点】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。
【教学方法】讲授法、分析归纳法、推理法 【教学工具】投影仪、CAI 课件、多媒体辅助教学设备等 【教学过程】 一、引入新课教师活动：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 匀速圆周运动的特征合力就是向心力，产生向心加速度只改变物体速度的方向，方向始终指向圆心；2v2F m mrw r速度大小不变，方向时刻改变;③ 匀速圆周运动的物体力学特点合力是向心力，向心力是怎样产生的分析以下几种情T 2加速度大小不变，方向时刻改变；大小:2varrw22r学生活动：思考并回答问题。
教师活动：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，在生活中有很多的圆周运动。
课件展示：赛车转弯、过山车、航天员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。
（学习目标）、新课教学（一）水平面内的匀速圆周运动（火车转弯问题）观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片，请学生注意观察问题1请根据你所了解的以及你刚才从图片中观察到的情况，说一说火车的车轮结构如何轨道结构如何（轨道将两车轮的轮缘卡在里面。
高中物理《生活中的圆周运动》优质课教案、教学设计
《生活中的圆周运动》教学设计【教学目标】1.知识与技能：（1）通过分析公路和铁路中拐弯中的受力，能找出拐弯问题中向心力的来源，并能熟练应用牛顿第二定律列出向心力的方程。
（2）通过对拱形桥和凹形桥的受力分析，能找出向心力的来源，并能熟练应用牛顿第二定律列出向心力的方程。
（3）通过思考课本28 页“思考与讨论”，体会物理模型的奇妙2.过程与方法：（1）通过对圆周运动的实例分析，渗透渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力。
（2）通过课前的调查准备，培养学生科学探究的精神，经历观察的过程3.情感态度价值观：（1）通过合作探究，使学生养成与他人合作、交流、反思的习惯，培养与他人共同探究的团队精神。
（2）通过充当小老师，假设自己是工程师等方式体验和分享探究成功的喜悦，对科学探究产生浓厚的兴趣（3）通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
【教学重点】分析具体问题中向心力的来源。
依据：学生常常误认为向心力是一种特殊的力，是做匀速圆周运动的物体另外受到的力，课本中明确指出这种看法是错误的，以及如何正确认识向心力的来源，并且对向心力的来源分析地比较仔细，因此教学中应充分重视这一点。
【教学难点】在具体问题中分析向心力来源，尤其是在火车转弯问题中。
具体办法：对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助视频、图片加以说明，使学生更易理解。
【教法分析】（一）教学方法：创设情景法，集体讨论法，多媒体教学法。
（二）教学手段：多媒体辅助教学，主要PowerPoint 演示文稿以及图片，并辅以视频。
【教法分析】（一）学习方法：自主探究法，分析归纳法，总结反思法（二）通过展示图片、视频创设情境，以提问的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，整堂课由学生完成，帮助学生自觉、生动地进行思维活动。
使学生既学到了知识又掌握了学习方法，既培养了能力又发展了智力。
生活中的圆周运动导学案公开课教案教学设计
生活中的圆周运动导学案公开课教案教学设计第一章：生活中的圆周运动简介1.1 教学目标：了解圆周运动的概念及其在生活中的应用。
认识圆周运动的特点和基本原理。
1.2 教学内容：圆周运动的概念：圆周运动的定义及其特点。
生活中的圆周运动实例：自行车轮子、旋转门、摩天轮等。
圆周运动的应用：生活中的圆形物品和机械装置。
1.3 教学方法：采用问题导入法，引导学生思考生活中的圆周运动实例。
通过实物展示或图片展示，让学生直观地了解圆周运动的特点。
利用动画或视频资料，展示圆周运动的应用场景。
1.4 教学活动：让学生举例说明生活中的圆周运动，并进行展示。
引导学生观察和分析圆周运动的特点和原理。
组织学生进行小组讨论，探讨圆周运动在生活中的应用。
第二章：圆周运动的基本原理2.1 教学目标：理解圆周运动的基本原理，包括向心力和角速度。
掌握圆周运动的计算方法，如线速度和角速度的计算。
2.2 教学内容：向心力：向心力的概念及其作用。
角速度：角速度的概念及其计算方法。
线速度：线速度的概念及其与角速度的关系。
2.3 教学方法：采用讲解法，向学生讲解圆周运动的基本原理。
通过示例和计算练习，让学生理解和掌握圆周运动的计算方法。
2.4 教学活动：向学生讲解圆周运动的基本原理，包括向心力和角速度的概念。
进行角速度和线速度的计算练习，让学生巩固计算方法。
组织学生进行小组讨论，探讨圆周运动计算在实际问题中的应用。
第三章：自行车轮子的圆周运动3.1 教学目标：了解自行车轮子的结构和工作原理。
分析自行车轮子的圆周运动特点及其对骑行的影响。
3.2 教学内容：自行车轮子的结构：轮子各部分的名称和作用。
自行车轮子的圆周运动特点：线速度、角速度和向心力的计算。
自行车轮子圆周运动对骑行的影响：速度、稳定性和省力性。
3.3 教学方法：采用实物展示法，让学生直观地了解自行车轮子的结构。
利用计算练习，分析自行车轮子的圆周运动特点。
进行骑行体验活动，让学生感受自行车轮子圆周运动对骑行的影响。
《生活中的圆周运动》精品教案
第七节生活中的圆运动教学设计弯情形．提出问题：1．转弯与直进有何不同?2．画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系。
进一步分析：火车转弯时是如何获得向心力的?由外侧车轮的轮缘挤压外铁轨，使外铁轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力。
提出问题：挤压的后果会怎样?应该如何解决这一实际问题?结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，确定圆心所在的平面，得到分析说明向心力的来源。
投影学生的受力图，进行定性分析；如图5.7—3所示。
火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的．强调说明：向心力是水平的．进一步讨论提高：实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件定有加速度，其合外力一定不为零．由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大．这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏．若火车的拐弯处轨道面倾角为θ，应有：rvmmgtgF2==θ当r、θ一定时，车以相应速度v行驶，可不受外轨的旁推力作用，当然外轨、内轨均不受车的推力的作用。
但若车速v′>v，则仍需外轨对车有向内的推力，若车速过大，F′仍不心力来源，圆周运动的动力学关系.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，提高学生分析和解决问题的能力．由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些．画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力想一想：刚才分析了汽车在拱形桥最高点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用?如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢?总结：前面的结论能直接运用，不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度，即要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理．例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求：(1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶压力比汽车的重力大．让学生在黑板上做学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答．培养学生联系实际的能力和规范解题格式通过实例分析，作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因．结合生活实际，举出物体做离心运动的例子．(1)棉花糖的制作就是使用了离心现象.把白糖放在机器中间的一个小盒子里，加热熔化后，转动小盒子，糖丝就从盒子上的小孔中出来，用一小棒缠绕起来，就是棉花糖了.那么棉花糖的形成过程中，是盒子转动快了容易形成，还是转动慢了容易形成？(2)在化学实验室中，常用离心分离器(如图所示)把浑浊液体中所含的不溶于液体的固体颗粒快速沉淀下来.离心分离器在化学、医学、食品等工业部门和近代尖端技术(如制造原子弹、氢弹等)中都有广泛应用.在这两幅图片中，哪一幅的离心分离器在转动？如果转动时试管与竖直方向的夹角发生变化，是转速大了夹角大，还是转速小了夹角大？(3)洗衣机的脱水缸（4）自行车(汽车)转弯;火车转弯;离心现象同时呈现，在分析这些实际现象中通过讨论增加学生对物体做圆周运动的动力学关系的理解.如果物体受的合力不足以提供向心力，它会做逐渐远离圆心的运动．如：在电影中经常看到，速度极快的汽车在急速转弯时．会有向外侧滑离的现象．学生讨论课堂总结点评作业都用到什么样的思维程序.你认为做圆周运动的条件.（看书29页图5.7——10）点评、总结：如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出去．如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方向飞出去．但会逐渐远离圆心．这两种运动都叫做离心运动。
生活中的圆周运动导学案公开课教案教学设计
生活中的圆周运动导学案公开课教案教学设计第一章：引言1.1 课程导入利用生活中的实例（如旋转门、车轮等）引导学生观察和思考圆周运动的存在和应用。
提问学生对圆周运动的了解和认知，激发学生的好奇心和学习兴趣。
1.2 课程目标让学生了解圆周运动的概念和特点。
培养学生观察生活中的圆周运动现象的能力。
激发学生对圆周运动应用的思考和探索。
第二章：圆周运动的概念与特点2.1 圆周运动的定义解释圆周运动的定义，即物体在固定点或固定轴周围的圆周路径上运动。
强调圆周运动的路径是圆形，中心点是圆心。
2.2 圆周运动的特点介绍圆周运动的速度、加速度和力等物理量的变化特点。
解释圆周运动的周期性、频率和转速等概念。
第三章：生活中的圆周运动实例3.1 车轮运动分析车轮的运动轨迹和特点，解释车轮的圆周运动。
引导学生观察和理解车轮运动与圆周运动的关系。
3.2 旋转门运动分析旋转门的运动轨迹和特点，解释旋转门的圆周运动。
引导学生观察和理解旋转门运动与圆周运动的关系。
第四章：圆周运动的应用4.1 机械设备中的圆周运动举例说明机械设备中圆周运动的应用，如齿轮传动、曲轴等。
引导学生理解和思考圆周运动在机械设备中的作用和重要性。
4.2 交通工具中的圆周运动分析交通工具中圆周运动的应用，如车轮、螺旋桨等。
引导学生理解和思考圆周运动在交通工具中的作用和重要性。
第五章：圆周运动的量化分析5.1 圆周运动的速度和加速度解释圆周运动中的速度和加速度的概念，并引入向心加速度的概念。
引导学生理解和计算圆周运动中的速度和加速度。
5.2 圆周运动的周期和频率解释圆周运动的周期和频率的概念，并介绍它们之间的关系。
引导学生理解和计算圆周运动的周期和频率。
第六章：圆周运动的动力学6.1 向心力介绍向心力的概念，解释它是使物体做圆周运动的必要力。
通过实例和演示，帮助学生直观理解向心力的作用。
6.2 向心加速度解释向心加速度的概念，它是物体在圆周运动中的加速度。
通过数学表达式和实例，让学生理解向心加速度与速度、半径的关系。
生活中的圆周运动教案
生活中的圆周运动教案.doc教案第一章：圆周运动的基本概念1.1 圆周运动的定义介绍圆周运动的概念，即物体在固定圆周路径上的运动。
强调圆周运动的路径是圆，物体在圆周上的运动是连续的。
1.2 圆周运动的要素介绍圆周运动的半径、线速度、角速度、周期等基本要素。
解释半径是圆心到物体运动位置的距离，线速度是物体在圆周上的速度大小，角速度是物体单位时间内转过的角度，周期是物体完成一次圆周运动所需的时间。
教案第二章：生活中的圆周运动实例2.1 自行车轮子的运动分析自行车轮子的运动特点，强调轮子边缘的线速度和角速度。
解释自行车轮子运动中的向心加速度和向心力。
2.2 旋转门的运动分析旋转门在开启和关闭过程中的圆周运动特点。
探讨旋转门的周期和角速度，以及门轴的固定和转动原理。
教案第三章：圆周运动的物理定律3.1 牛顿第一定律在圆周运动中的应用介绍牛顿第一定律，即物体在没有外力作用下保持静止或匀速直线运动。
解释在圆周运动中，物体需要一个指向圆心的向心力来保持圆周运动。
3.2 向心力和向心加速度介绍向心力的概念，即指向圆心的力，使物体保持在圆周上运动。
解释向心力与物体的质量、线速度和圆周半径之间的关系。
教案第四章：圆周运动的计算4.1 圆周运动的线速度和角速度计算介绍线速度和角速度的计算公式，包括线速度与半径和角速度的关系，角速度与周期和半径的关系。
举例说明如何根据给定的圆周运动参数计算线速度和角速度。
4.2 圆周运动的向心加速度计算介绍向心加速度的计算公式，包括向心加速度与半径和线速度的关系。
举例说明如何根据给定的圆周运动参数计算向心加速度。
教案第五章：生活中的圆周运动应用5.1 旋转木马的运动分析旋转木马的运动特点，强调木马上的乘客在圆周上的运动。
探讨旋转木马的运动中的向心力和向心加速度。
5.2 摩天轮的运动分析摩天轮的运动特点，强调摩天轮上的乘客在圆周上的运动。
解释摩天轮的运动中的周期和角速度，以及乘客所受的向心力和向心加速度。
生活中的圆周运动教案2
生活中的圆周运动教案.doc教案章节一：引言1.1 教学目标：让学生了解圆周运动的概念及其在生活中的应用。
激发学生对圆周运动的兴趣和好奇心。
1.2 教学内容：圆周运动的定义圆周运动的特点生活中的圆周运动实例1.3 教学方法：采用问题引导法，让学生通过观察生活中的实例来发现圆周运动的存在。
使用多媒体演示生活中的圆周运动实例，帮助学生更好地理解。
教案章节二：圆周运动的基本公式2.1 教学目标：让学生掌握圆周运动的基本公式及其含义。
培养学生运用基本公式解决实际问题的能力。
2.2 教学内容：圆周运动的周期公式：T = 2πr/v圆周运动的角速度公式：ω= v/r圆周运动的线速度公式：v = ωr2.3 教学方法：通过实例分析和计算，让学生理解并掌握基本公式。
使用互动教学法，让学生积极参与公式的推导和讨论。
教案章节三：生活中的圆周运动实例分析3.1 教学目标：让学生了解生活中常见的圆周运动实例，并分析其运动特点。
培养学生运用圆周运动知识解决实际问题的能力。
3.2 教学内容：自行车轮子的运动旋转门的开关摩天轮的运动3.3 教学方法：观察生活中的圆周运动实例，让学生分析其运动特点和应用的圆周运动公式。
使用小组讨论法，让学生分享和交流自己的观察和分析结果。
教案章节四：圆周运动的实际应用4.1 教学目标：让学生了解圆周运动在实际中的应用，并学会解决相关问题。
培养学生的实际问题解决能力和创新思维。
4.2 教学内容：自行车刹车系统的应用汽车方向盘的运动旋转式电梯的工作原理4.3 教学方法：让学生通过观察和分析实际应用场景，了解圆周运动在这些应用中的重要作用。
使用项目研究法，让学生分组进行实际应用场景的调查和研究，并提出解决实际问题的方案。
教案章节五：总结与评价5.1 教学目标：让学生回顾和总结所学的圆周运动知识及其在生活中的应用。
培养学生的总结能力和评价能力。
5.2 教学内容：学生对圆周运动的理解和应用进行自我总结和评价。
第4节 生活中的圆周运动 教学设计
第4节生活中的圆周运动[学习目标]1．会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题．2．了解航天器中的失重现象及原因．3．了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害．知识点1火车转弯1．火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时做圆周运动，具有向心加速度，由于其质量巨大，因此需要很大的向心力．2．转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损．3．铁路弯道的特点(1)转弯处外轨略高于内轨．(2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧．(3)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，它提供了火车以规定速度行驶时的向心力．知识点2汽车过拱形桥1．汽车过凸形桥汽车在凸形桥最高点时，如图甲所示，向心力F n＝mg－F N＝m v2R，汽车对桥的压力F N′＝F N＝mg－m v2R，故汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力小于汽车的重力．2．汽车过凹形桥汽车在凹形桥最低点时，如图乙所示，向心力F n＝F N－mg＝m v2R，汽车对桥的压力F N′＝F N＝mg＋m v2R，故汽车在凹形桥上运动时，对桥的压力大于汽车的重力．[判一判](1)车辆在水平路面上转弯时，所受重力与支持力的合力提供向心力．()(2)车辆在水平路面上转弯时，所受摩擦力提供向心力．()(3)车辆在“内低外高”的路面上转弯时，受到的合力可能为零．()(4)车辆按规定车速通过“内低外高”的弯道时，向心力是由重力和支持力的合力提供的．()(5)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车重，加速行驶时大于车重．()(6)汽车在拱形桥上行驶，速度小时对桥面的压力大于车重，速度大时压力小于车重．()提示：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×[想一想]1．(1)生活中我们经常会看到美丽的拱形桥，而很少见到凹形桥，拱形桥有哪些优点呢？汽车以恒定速率在一段凹凸不平的路面上行驶，最容易发生爆胎事故的是凹处还是凸处？(2)高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度．说说这样设计的原因．提示：(1)拱形桥可以让更大的船只通过，利于通航；汽车在拱形桥上行驶时重力与支持力的合力提供向心力，故车对桥面压力比车重小．车在凹凸不平的路面行驶，在凹处支持力大于重力，容易爆胎．(2)高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面有一定的倾斜度，使汽车或自行车重力的分力提供一部分向心力，这样就减小了汽车或自行车所受地面的摩擦力．知识点3航天器中的失重现象1．向心力分析：航天员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，mg－F N＝m v2r，所以F N＝mg－mv2r.2．完全失重状态：当v＝rg 时，座舱对航天员的支持力F N＝0，航天员处于完全失重状态．知识点4离心运动1．定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或逐渐远离圆心的运动．2．原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力．3．离心运动的应用和防止(1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水桶；离心制管技术．(2)防止：汽车在公路转弯处必须限速行驶；转动的砂轮、飞轮的转速不能太高．[想一想]2．可以把地球看作一个巨大的拱形桥(如图)，桥面的半径就是地球的半径R.地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G＝mg，地面对它的支持力是F N.根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小．会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是0？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？提示：把F N＝0代入G－F N＝m v2R可得，此时汽车的速度为v＝gR(这个速度就是下一章将要学习的第一宇宙速度)，当汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象．驾驶员与座椅之间压力也为0，驾驶员躯体各部分之间的压力也为0，处于失重状态．1．(生活中的圆周运动)(多选)下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )A ．汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车所受重力B ．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压C ．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用D ．洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出解析：选AB.汽车通过凹形桥的最低点时，N －mg ＝m v 2R ，支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，车对桥的压力大于汽车的重力，A 正确；在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，B 正确；杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时仍受重力作用，C 错误；离心力与向心力并非物体实际受力，衣服对水的吸附力小于水做圆周运动所需要的向心力，因此产生离心现象，D 错误．2．(车辆转弯问题)运动员以速度v 在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动．已知运动员及自行车的总质量为m ，做圆周运动的半径为R ，重力加速度为g ，将运动员和自行车看作一个整体，则下列说法正确的是( )A ．整体受重力、支持力、摩擦力、向心力作用B ．整体受到的合力大小为F ＝m v 2RC ．若运动员加速，则一定沿斜面上滑D ．若运动员减速，则一定加速沿斜面下滑解析：选B.运动员和自行车组成的整体做匀速圆周运动，受重力、支持力、摩擦力作用，靠合力提供向心力，合力方向始终指向圆心，故A 错误；整体做匀速圆周运动，合力提供向心力，则合力不为零，合力大小为F ＝m v 2R ，故B 正确；整体做匀速圆周运动，受到的合力提供向心力，合力方向始终指向圆心，当运动员加速时，需要的向心力增大，沿斜面向下的摩擦力以及垂直于斜面向上的支持力可能都增大，运动员不一定沿倾斜赛道上滑，同理若运动员减速，也不一定沿倾斜赛道下滑，故C 、D 错误．3．(小车过桥问题)(多选)如图是汽车分别经过拱形桥最高点和凹形桥最低点的情形．下列说法正确的是( )A ．过拱形桥最高点时汽车所受支持力大于重力B ．过凹形桥最低点时汽车所受支持力大于重力C ．过拱形桥最高点时汽车所受支持力小于重力D ．过凹形桥最低点时汽车所受支持力小于重力解析：选BC.汽车过拱形桥最高点时，重力与支持力的合力提供向心力，即mg －F N ＝m v 2r ，所以汽车过拱形桥最高点时，汽车所受支持力小于重力，故A 错误，C 正确；汽车过凹形桥最低点时，支持力与重力的合力提供向心力，即F N－mg ＝m v 2r ，所以汽车过凹形桥最低点时，汽车所受支持力大于重力，故B 正确，D 错误．探究一 车辆的转弯问题分析【情景导入】1．火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题：(1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？(2)靠这种方式使火车转弯有哪些危害？如何改进？2．摩托车在平直公路转弯和火车转弯，它们的共同点是什么？提供向心力的方式一样吗？提示：1.(1)火车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和外轨对火车的弹力作用，弹力提供火车转弯所需的向心力．(2)对确定的弯道，火车转弯时速度越大，需要的向心力越大，容易造成对外轨的损坏，甚至造成火车脱轨．可以把弯道处建成外高内低的斜面，由重力和支持力的合力提供向心力．2．摩托车在平直公路转弯和火车转弯都需要向心力，摩托车转弯时摩擦力可以提供向心力，火车质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损，需要设置特别的轨道，由重力和支持力的合力提供向心力．1．火车转弯问题(1)火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时实际上是在水平面内做圆周运动，由于其质量巨大，需要很大的向心力．(2)转弯轨道受力与火车速度的关系①若火车转弯时，火车所受支持力与重力的合力提供向心力，如图所示，有mg tan θ＝m v 20R ，则v 0＝gR tan θ，其中R 为弯道半径，θ为轨道平面与水平面的夹角(tan θ≈h L )，v 0为转弯处的规定速度．此时，内外轨道对火车均无侧向挤压作用．②若火车行驶速度v 0＞gR tan θ，外轨对轮缘有侧压力．③若火车行驶速度v 0＜gR tan θ，内轨对轮缘有侧压力．2．汽车转弯问题(1)水平地面上转弯汽车、摩托车和自行车在水平地面上转弯，其向心力都是由地面的摩擦力提供的，受力分析如图甲所示，这时重力和地面对车的支持力平衡，当F f 达到最大时，即有F fmax ＝μmg ＝m v 2max R ，所以车辆转弯的安全速度v ≤v max ＝μgR .(2)外高内低斜面式弯道转弯此种情况与火车垫高外轨的情境类似，车辆转弯时所需向心力由重力mg 和支持力F N 的合力F 合提供，如图乙所示．由F 合＝mg tan θ＝m v 20R 可得规定速度v 0＝Rg tan θ.若车速v >Rg tan θ，车轮受到沿斜面向下的摩擦力作用；若车速v <Rg tan θ，车轮受到沿斜面向上的摩擦力作用．【例1】 (多选)在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨．其简意图如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v ，重力加速度为g ，两轨所在面的倾角为θ，则( )A ．该弯道的半径r ＝v 2g tan θB ．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变C ．当火车速率大于v 时，内轨将受到轮缘的挤压D ．当火车速率小于v 时，外轨将受到轮缘的挤压[解析] 火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律得mg tan θ＝m v 2r ，解得r ＝v 2g tan θ ，v ＝gr tan θ ，可知火车规定的行驶速度与质量无关，A 、B 正确；当火车速率大于v 时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，C 错误；当火车速率小于v 时，重力和支持力的合力大于所需的向心力，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，D 错误．[答案] AB【例2】 (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v c 时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势．在该弯道处( )A ．路面外侧高内侧低B ．车速只要低于v c ，车辆便会向内侧滑动C ．车速高于v c ，只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D ．当路面结冰时，与未结冰时相比，v c 的值变小[解析] 汽车以速率v c 转弯，需要指向内侧的向心力，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，说明此处公路内侧较低外侧较高，A 正确．车速只要低于v c ，车辆便有向内侧滑动的趋势，但不一定向内侧滑动，B 错误．车速高于v c ，由于车轮与地面间有摩擦力，只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动，C 正确．根据题述，汽车以速率v c 转弯，需要指向内侧的向心力，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，没有受到摩擦力，所以当路面结冰时，与未结冰时相比，转弯时v c 的值不变，D 错误．[答案] AC[针对训练1] 有一辆汽车在水平公路上做匀速圆周运动．已知双向四车道的总宽度为15 m ，内车道内边缘间最远的距离为150 m ．假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.64.g 取10 m/s 2，则汽车( )A ．所受的合力可能为零B ．只受重力和地面支持力的作用C ．所需的向心力可能由重力和支持力的合力提供D ．最大速度不能超过24 m/s解析：选D.汽车做匀速圆周运动，合外力提供向心力，即合外力不为零，故A 错误；摩擦力提供了汽车转弯所需要的向心力，故汽车受到重力、支持力、摩擦力三个力作用，故B 、C 错误；由摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大静摩擦力时，汽车转弯速度最大，有m v 2m R ＝μmg ，代入数据解得v m ＝24 m/s ，故D 正确．[针对训练2] 在公路转弯处，常采用外高内低的斜面式弯道，这样可以使车辆经过弯道时不必大幅减速，从而提高通行能力且节约燃料．若某处有这样的弯道，其半径为r＝100 m，路面倾角为θ，且tan θ＝0.4，g取10 m/s2.(1)求汽车的最佳通过速度，即不出现侧向摩擦力时的速度；(2)若弯道处侧向动摩擦因数μ＝0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求汽车的最大速度．解析：(1)如图甲所示，当汽车通过弯道时，做水平面内的圆周运动，不出现侧向摩擦力时，汽车受到重力mg和路面的支持力N两个力作用，两力的合力提供汽车做圆周运动的向心力．则有mg tan θ＝m v20 r所以v0＝gr tan θ＝10×100×0.4 m/s＝20 m/s.(2)当汽车以最大速度通过弯道时的受力分析如图乙所示．将支持力N和摩擦力f进行正交分解，有N1＝N cos θ，N2＝N sin θ，f1＝f sin θ，f2＝f cos θ所以有mg＋f1＝N1，N2＋f2＝F向，且f＝μN由以上各式可得向心力为F向＝sin θ＋μcos θcos θ－μsin θmg＝tan θ＋μ1－μtan θmg根据F向＝mv2r可得v＝tan θ＋μ1－μtan θgr＝0.4＋0.51－0.5×0.4×10×100 m/s＝15 5 m/s.答案：(1)20 m/s(2)15 5 m/s探究二汽车过桥问题与航天器中的失重现象【情景导入】(1)用两根铁丝弯成如图所示的凹凸桥．把一个小球放在凹桥底部A，调节两轨间的距离，使小球刚好不掉下去，但稍加一点压力，小球就会撑开两轨下落．让小球从斜轨滚下，当小球经过凹桥底部时，你看到了什么？(2)把凹桥下的搭钩扣上，并让小球在凸桥顶端B静止放置时，刚好能撑开两轨下落．然后，让小球再从斜轨滚下，当小球经过凸桥顶端时，你又看到了什么？提示：现象：(1)小球经过凹桥底部时，从两轨间掉了下来，对轨道的压力大于小球的重力．(2)经过凸桥顶端时，没有从B点掉下而是飞出，对轨道的压力小于小球的重力．1．汽车过桥问题(1)向心力来源汽车过凹凸桥的最高点或最低点时，在竖直方向受重力和支持力，其合力提供向心力．(2)汽车过凹凸桥压力的分析与讨论若汽车质量为m，桥面圆弧半径为R，汽车在最高点或最低点速率为v，则汽车对桥面的压力大小情况讨论如下：项目汽车过凸形桥汽车过凹形桥受力分析指向圆心为正方向G－F N＝mv2RF N＝G－mv2RF N－G＝mv2RF N＝G＋mv2R牛顿第三定律F压＝F N＝G－mv2R F压＝F N＝G＋mv2R讨论v增大，F压减小；当v增大到gR时，F压＝0v增大，F压增大绕地球做圆周运动的卫星、飞船、空间站处于完全失重状态．(1)质量为M 的航天器在近地轨道运行时，航天器的重力提供向心力，满足关系：Mg ＝M v 2R ，则v ＝gR .(2)质量为m 的航天员：航天员的重力和座舱对航天员的支持力的合力提供向心力，满足关系：mg －F N ＝m v 2R .当v ＝gR 时，F N ＝0，即航天员处于完全失重状态．(3)航天器内的任何物体都处于完全失重状态．【例3】 一辆质量为800 kg 的汽车在圆弧半径为50 m 的拱形桥上行驶(g 取10 m/s 2)．(1)若汽车到达桥顶时速度为v 1＝5 m/s ，求汽车对桥面的压力大小；(2)求汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥面没有压力；(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大，对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？(4)如果拱形桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大？(已知地球半径为6 400 km)[解析] 如图所示，汽车到达桥顶时，受到重力mg和桥面对它的支持力F N 的作用．(1)汽车过桥时做圆周运动，汽车到达桥顶时，重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有mg －F N ＝m v 21R ，所以F N ＝mg－m v 21R ＝7 600 N ．由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力大小等于桥面对汽车的支持力大小，故汽车对桥面的压力大小为7 600 N.(2)当汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供时，汽车经过桥顶时恰好对桥面没有压力，则F N ＝0，所以有mg ＝m v 22R ，解得v 2＝gR ≈22.4 m/s.(3)由(2)问可知，当F N ＝0时，汽车会发生类似平抛的运动，这是不安全的，所以对于同样的车速，由F n ＝m v 2R 可知，拱形桥圆弧的半径大些时所需向心力较小，则支持力较大，比较安全．(4)由(2)问可知，若拱形桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为v′＝gR′＝10×6.4×106m/s＝8 000 m/s.[答案](1)7 600 N(2)22.4 m/s(3)同样的车速，拱形桥圆弧半径大些比较安全(4)8 000 m/s【例4】(多选)(2023·四川成都期末)某航天员乘着飞行器绕地球做匀速圆周运动，下列描述正确的是()A．航天员处于完全失重状态B．航天员对座椅的压力小于航天员自身所受的重力C．航天员没有受到重力的作用D．航天员可以将重物挂在弹簧测力计上测物体所受的重力[解析]航天员所受地球引力产生向心加速度，为完全失重状态，则其对座椅的压力小于航天员所受的重力，故A、B正确；完全失重并非不受重力，故C 错误；完全失重，重物对弹簧测力计的拉力为0，不能用弹簧秤测量质量，故D 错误．[答案]AB[针对训练3]随着航天员在轨道舱内停留时间的增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节，下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是() A．哑铃B．跑步机C．单杠D．弹簧拉力器解析：选D.在太空中物体处于完全失重状态，所以与重力有关的现象将消失，哑铃靠重力进行锻炼；跑步机靠摩擦力进行运动，摩擦力必须有压力，需要重力，单杠靠自身重力进行锻炼，弹簧拉力器不需要重力，A、B、C错误，D正确．[针对训练4]如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车所受重力的34.如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为(g取10 m/s2)()A．15 m/s B．20 m/sC．25 m/s D．30 m/s解析：选B.当v＝10 m/s时，mg－34mg＝mv2R，当F N＝0时，mg＝mv21R，联立解得v1＝20 m/s.探究三离心运动【情景导入】链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出(如图甲所示)；雨天，当你旋转自己的雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出(如图乙所示)．(1)链球飞出后受什么力？(2)你能说出水滴沿着伞的边缘切线飞出的原因吗？(3)物体做离心运动的条件是什么？提示：(1)重力和空气阻力．(2)旋转雨伞时，雨滴也随着运动起来，但伞面上的雨滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出．(3)物体受到的合力不足以提供所需的向心力．1．物体做离心运动的原因：提供向心力的合外力突然消失，或者合外力不能提供足够的向心力．注意：物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于合外力不能提供足够的向心力．所谓“离心力”实际上并不存在．2．合外力与向心力的关系(如图所示)(1)若F合＝mrω2或F合＝m v2r，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．(2)若F 合>mrω2或F 合>m v 2r ，物体做半径变小的近心运动，即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”．(3)若0<F 合<mrω2或0<F 合<m v 2r ，则合外力不足以将物体拉回到原轨道上，而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．(4)若F 合＝0，则物体做直线运动．【例5】 (多选)离心沉淀器可以加速物质的沉淀，它的示意图如图所示，试管中先装水，再加入粉笔末后搅拌均匀，当试管绕竖直轴高速旋转时，两个试管几乎成水平状态，然后可观察到粉笔末沉淀在试管的底端，则( )A ．旋转越快，试管的高度越低B ．粉笔末向试管底部运动是一种离心现象C ．旋转越快，粉笔末的沉淀现象越明显D ．旋转越快，粉笔末的沉淀现象越不明显[解析] 对试管整体分析，整体受到的合力提供向心力，设试管中心线与竖直方向夹角为α，则提供的向心力为mg tan α，当转速增大时，需要的向心力增大，故角度α增大，管越高，A 错误；离心沉淀器是一种离心设备，不同的物质混合，当离心沉淀器工作时，会发生离心现象，B 正确；转速越快，离心运动越剧烈，粉笔末分层越明显，C 正确，D 错误．[答案] BC[针对训练5] (多选)洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法正确的是 ( )A ．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的B ．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好C ．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好D．水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大解析：选ABC.脱水过程中，衣物做离心运动而甩向筒壁，故A正确；F＝ma＝mω2R，ω增大会使所需向心力F增大，而转筒有洞，不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去，增大向心力，会使更多水滴被甩出去，脱水效果会更好，故B正确；中心的衣服，R比较小，角速度ω一样，所需向心力小，脱水效果差，故C正确；水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，故D错误．[A级——合格考达标练]1．一摩托车比赛转弯时的情形如图所示．转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动．对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是()A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去解析：选B.摩托车只受重力、地面支持力和地面摩擦力的作用，没有离心力，A错误；摩托车正常转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，则说明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B正确；摩托车将沿曲线做离心运动，C、D错误．2．如图所示，山崖边的公路常被称为最险公路，一辆汽车欲安全通过此弯道公路(公路水平)，下列说法不正确的是()A ．若汽车以恒定的角速度转弯，则选择内圈较为安全B ．若汽车以恒定的线速度大小转弯，则选择外圈较为安全C.汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用D ．汽车在转弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用解析：选D.汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用，其中摩擦力提供向心力，故C 正确，与题意不符；D 错误，与题意相符；汽车转弯时，径向的静摩擦力提供向心力有一个最大静摩擦力的限制，所需向心力越小，则汽车越安全，根据公式F n ＝m v 2r＝mω2r ，易知，汽车以恒定的角速度转弯，选择内圈时，轨道半径较小，所需向心力较小，较为安全，汽车以恒定的线速度大小转弯，选择外圈时，轨道半径较大，所需向心力较小，较为安全，故A 、B 正确，与题意不符．3．(多选)一质量为2.0×103 kg 的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大静摩擦力为1.6×104 N ，当汽车经过半径为100 m 的弯道时，下列判断正确的是( )A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B ．汽车转弯的速度为30 m/s 时所需的向心力为1.6×104 NC ．汽车转弯的速度为30 m/s 时汽车会发生侧滑D ．汽车能安全转弯的向心加速度不超过8.0 m/s 2解析：选CD.汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，不能说受到向心力，故A 错误；如果车速达到30 m/s ，需要的向心力F ＝m v 2r ＝2.0×103×302100 N ＝1.8×104 N ，故B 错误；最大静摩擦力f ＝1.6×104 N ，则F ＞f ，所以汽车会发生侧滑，故C 正确；最大加速度为：a ＝f m＝1.6×1042×103 m/s 2＝8.0 m/s 2，故D 正确． 4．在较大的平直木板上相隔一定距离钉几个钉子，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉子内形成拱形桥，三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增大摩擦，这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了．把这套系统放在电子秤上做实验，如图所示，。
生活中的圆周运动 优质课 教学设计
课堂教学设计表课程名称物理设计者单位（学校）授课班级高一17班教学媒体（资源）的选择知识点编号学习目标媒体类型媒体内容要点教学作用使用方式所得结论占用时间媒体来源5.7-15.7-25.7-35.7-45.7-5知识和能力过程和方法情感态度和价值观课件1（图片、公式）课件2（图片、文字、视频）课件3（图片、文字）课件4（图片）课件5（图片）受力分析、公式计算理论分析、实验现象和结论受力分析生活中的场景应用举例B、B、EBBHAB、GEAD能分析向心力来源，计算设计速度通过实验验证理论分析的结果。
从生活走向物理由汽车转弯类比得出火车轨道改进方式展示生活中的实例，由物理走向生活7分8分10分8分3分自制实录自制自制自制下载①媒体在教学中的作用分为：A.提供事实，建立经验；B.创设情境，引发动机；C.举例验证，建立概念；D.提供示范，正确操作；E.呈现过程，形成表象；F.演绎原理，启发思维；G.设难置疑，引起思辨；H.展示事例，开阔视野；I.欣赏审美，陶冶情操；J.归纳总结，复习巩固；K.自定义。
②媒体的使用方式包括：A.设疑—播放—讲解；B.设疑—播放—讨论；C.讲解—播放—概括；D.讲解—播放—举例；E.播放—提问—讲解；F.播放—讨论—总结；G.边播放、边讲解；H. 边播放、边议论；I.学习者自己操作媒体进行学习；J.自定义。
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