高中物理：2.3《匀速圆周运动的实例分析》教案 教科版必修2
高中物理必修二：2.3 圆周运动的案例分析 教案
知识与能力：
1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。
2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。
3、会在具体问题中分析向心力的来源。
过程与方法：
培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法
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
引导学生描述问题情景。学生展示物理过程，表达出转弯时的感受。从学生身边入手，贴近学生生活。
引导学生阅读课本，从课本中发现问题、分析问题、解决问题。（教师作个别辅导）学生阅读、分析，完成学习任务。（可相互讨论、交流）放手让学生自行处理教材，提高学生是阅读能力和自我处理问题的能力。
联系生活实际，建立圆周运动模型
通过生活实例，认识圆周运动在生活中是普遍存在的，学习和研究圆周运动是非常必要和十分重要的，激发学习热情和兴趣。
学情分析
从实例中抽象出模型，再从模型中回归到实例，这样有利于学生对实例和模型的理解，有利于学生对实际物理问题的演绎，有利于学生对知识的掌握和应用；同时本教案中学生自主学习、分析、讨论、交流的机会很多，教师仅仅是引导学生，与学生一起参与学习过程，因此在课堂上可能有其他问题提出，教师应正确引导和处理这一问题，因为它是学生身上的闪光点。
教学重难点
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。
教法
与
学法
讲授法、分析归纳法、推理法
教学资源
投影仪
教
学
活
动
设
物理教案－匀速圆周运动的实例分析
物理教案－匀速圆周运动的实例分析教学目标知识目标1、进一步理解向心力的概念.2、理解向心力公式，进一步明确匀速圆周运动的产生条件，掌握向心力公式的应用.能力目标1、培养在实际问题中分析向心力来源的能力.2、培养运用物理知识解决实际问题的能力.情感目标1、激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯.教学建议教材分析教材首先明确提出向心力是按效果命名的力，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，接着详细介绍了火车转弯和汽车过拱桥两个常见的实际问题.后面又附有思考与讨论，开拓学生的思维.教法建议1、培养学生分析向心力来源的能力，分析问题时，要首先引导学生对做周围运动的物体进行受力情况分析，并让学生清楚地认识到求出物体沿半径方向受到的合外力，就是提供给物体做圆周运动的向心力.2、培养学生运用物体知识解决实际问题的能力.通过例题的分析与讨论（结合动画或），引导学生从中领悟掌握运用向心力公式的思路和方法.即：第一：根据物体受力情况分析向心力的来源，做匀速圆周运动的物体.第二：运用向心力公式计算做圆周运动所需的向心力.第三：由物体实际受到的力提供了它所需要的向心力，列出方程求解.3、可多举一些实例让学生分析.向心力可由重力、弹力、摩擦力等单独提供，也可由它们的合力提供.4、在讲述汽车过拱桥的问题时，汽车做的是变速圆周运动，对此要根据牛顿第二定律的瞬时性向学生指出：在变速圆周运动中，物体在各位置受到的向心力分别产生了物体通过各位置的向心加速度，向心力公式仍是适用的.但要注意，对于物体做匀速圆周运动的情况，只有在物体通过最高点和最低点时，向心力才是合外力.同时，还可以向学生指出：此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象，是发生在圆周运动中的超重或失重现象.方案匀速圆周运动的实例分析教学重点：分析向心力来源.教学难点：实际问题的处理方法.主要设计：一、讨论向心力的来源：例如：万有引力提供向心力（人造地球卫星）；弹力提供向心力（绳系小球在光滑水平面上的匀速圆周运动）；摩擦力力提供向心力（物价在转盘上随转盘一起转动）；合力提供向心力（圆锥摆等）.二、讨论火车转弯：（一）展示图片1：火车车轮有凸出的轮缘.（二）展示课件1：外轨作用在火车轮缘上的力F是使火车必须转弯的向心力.（三）展示课件2：外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力.（四）讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制？三、讨论汽车过拱桥：（一）思考：汽车过拱桥时，对桥面的压力与重力谁大？（二）展示课件3：汽车过拱桥在最高点的受力情况（变变）（三）展示课件4：汽车过凹形桥时低点时的受力情况（变变）（四）总结在圆周运动中的超重、失重情况.探究活动1、荡秋千时，你对秋千底座的压力大小恒定吗？请你想办法实际验证一下，并解释为什么？2、请观察一下，建筑工地上用来砸实地面的“电动夯”工作时的情况：什么时候底座离开地面？什么时候砸向地面？为什么会出这样的结果？。
教科版必修二2.3《匀速圆周运动的实例分析》02
轮缘
观察火车轮缘与铁轨，它们如何相互作用？
内外轨道一样高时
外轮
内轮
外轨
内轨
（1）火车拐弯时圆周运动的圆轨道在水平面还 是竖直面上？它受到的向心力应该沿什么方向？ 内外轨等高时向心力由什么力提供？
转弯处外轨略高于内轨
（2） 既要保持火车高速行驶又要安全转弯，若 你是铁路工程师，应该如何设计铁路？
θ
L
H
α
问题：设车轨间距为L， 两轨间高度差为h，转弯 半径为R，火车的质量为M。 （1）求火车转弯时速度v0 为多大轮缘对铁轨的v＜v0时怎样？
分析：若轮缘与铁轨间 无作用时，则转弯时所需要的向 心力完全由重力G和支持力N的合 力来提供。设转弯处轨道与水平 面夹角为α。
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匀 速圆 周运 动 实例分析
序言
高中物理必修二教案-2.3 圆周运动的实例分析1-教科版
第二章第3节圆周运动的实例分析（课时1）一、自主学习的目标与任务：课前自主学习必修2课本P30～P33内容，初步认识生活中常见圆周运动的实例，如：“汽车过拱形桥”，“旋转秋千”，“火车转弯”等的向心力来源，试写出动力学关系。
了解离心现象及物体做离心运动的条件，认识生活生产中离心运动的应用与防止。
二、结合学习内容思考：（1）汽车过拱形桥在拱形桥最高点时，是力和力的合力提供向心力（2）汽车过凹形桥在拱形桥最低点时，是力和力的合力提供向心力为什么生活中常见拱形桥而不见凹形桥?（3）“旋转秋千”是什么力提供向心力?（4）“火车转弯”是在水平路面上转弯的吗？实际中转弯处的外轨略高于内轨，使向心力几乎由什么力提供?三、自主解答下列各题：1.画出汽车过拱形桥最高点和拱形桥最低点时的受力示意图，运用平行四边形定则或正交分解法（取向心加速度方向为正方向）求出向心力Fn甲中向心力Fn= ，乙中向心力Fn=2.“火车转弯”据图中已知量，向心力Fn=【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，它就是物体课堂主体参与（教案）所受的向心力。
（2）、会在具体问题中分析向心力的来源。
（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，提高学生的分析能力、推理能力，明确解决问题的思路和方法。
3、情感态度与价值观（1）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。
（2）激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。
【重点及难点】重点：在具体问题中能找到向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
难点：理解做圆周运动的物体受到的向心力是一效果力以及圆周运动向心力供需关系匹配问题。
，对于临界问题的讨论和分析。
高中物理 第二章 第3节 匀速圆周运动的实例分析学案 教科版必修2
高中物理第二章第3节匀速圆周运动的实例分析学案教科版必修2第3节匀速圆周运动的实例分析班别______姓名_____【学习目标】1、分析铁轨拐弯处的设计、骑自行车转弯等实例的动力学关系。
2、认识向心力是以效果命名的力；知道什么是离心现象，说出物体做离心运动的条件。
3、通过列举实例，感受圆周运动在生活、生产中的应用价值，说明离心运动的应用和防止。
【阅读指导】1、在水平路面上，你骑自行车向右拐弯，__________提供向心力，方向向__________。
2、拐弯的鸟或飞机依靠______________________获得向心力。
3、通常，把在做圆周运动时，由于_________________________，以致物体沿________________________________________称为离心运动。
4、离心运动有很多重要应用，_____________________叫离心机械，例如：________。
5、离心现象在生产生活中广泛存在，不总是有利的，有时也有害，例如：__________。
【课堂练习】★夯实基础1、如图（1）所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个小物体，小物体A与圆筒保持相对静止，对小物体A进行受力分析，并指出谁充当向心力。
ωAl（1）（2）（3）2、如图（2）所示，试分析汽车在经过拱桥的最高点时的受力情况，并指出谁充当汽车圆周运动的向心力。
（汽车的速度不太大）3、如图（3）所示，用细线吊着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆锥摆运动，分析小球的受力，并指出谁充当小球做圆周运动的向心力。
4、关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是（）A、内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车B、因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒C、外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压D、以上说法均不正确v5、如图所示为一竖直放置的圆形环，小球可在环内做圆周运动。
2.3圆周运动的实例分析+教学设计-2024-2025学年高一下学期物理教科版(2019)必修第二册
《圆周运动的实例分析》教学设计一、教材依据本节课是教科版高中物理必修2第二章《研究圆周运动》的第3节《圆周运动的实例分析》。
二、设计思路（一）、指导思想①突出科学的探究性和物理学科的趣味性；②体现了以学生为主体的学习观念；注重了循序渐进性原则和学生的认知规律，使学生从感性认识自然过渡到理性认识。
（二）、设计理念本节对学生来说是比较感兴趣的，要使学生顺利掌握本节内容。
引导学生在日常生活经验的基础上通过观察和主动探究和归纳，就成为教学中必须解决的关键问题。
所以在本节课的设计中，结合新课改的要求，利用“六步教学法”：教师主导——提出问题；学生探求——发现问题；主体互动——研究问题；课堂整理——解决问题；课堂练习——巩固提高；反思小结——信息反馈，为学生准备了导学提纲，重视创设问题的情境，引导学生分析现象，归纳总结出实验结论。
（三）教材分析本节是《研究圆周运动》这一章的核心，它既是圆周运的向心力与向心加速度的具体应用，也是牛顿运动定律在曲线运动中的升华，它也将为学习后续的万有引定律应用、带电粒子在磁场中运动等内容作知识与方法上的准备。
本节通过对汽车、火车等交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。
在本节教学内容中，圆周运动与人们日常生活、生产技术有着密切的联系，本节教材从生活场景走向物理学习，又从物理学习走向社会应用，体现了物理与生活、社会的密切联系。
三、教学目标1.通过对自行车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。
2.将生活实例转换为物理模型进行分析研究。
3.通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，培养学生对参与物理学习活动的兴趣，提高学习的自信心。
4.通过对日常生活、生产中圆周运动现象的解释，敢于坚持真理、勇于应用科学知识探究生活中的物理学问题。
四、教学重点理解向心力不是一种特殊的力，同时学会分析实际的向心力来源。
五、教学难点能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题，其中包括分析汽车过拱桥、火车拐弯等问题。
高中物理 第二章 匀速圆周运动 3 圆周运动的实例分析教案2 教科版必修2-教科版高一必修2物理教案
第3节 圆周运动的实例分析一、探究并设计适合本节教学的教法、学法： 1、设计教法：〔1〕情景导学法：引入新课教学中创设问题情境，激发学习兴趣，调动学生的内在学习动力，促使学生积极主动学习；〔2〕目标导学法：让在学生在学前明确学习目标，学有方向，才能有的放矢，促使学生积极探索、发现；〔3〕实验演示法：学生通过参与实验操作、讨论分析实验现象，推理其内在的本质； 〔4〕比较法：通过新旧对比，启发学生认识并获得新知等。
最大限度地调动学生积极参与教学活动。
充分表达“教师主导，学生主体〞的教学原那么。
本节课采用了演示法和讲授法相结合的启发式综合教学方法。
教师边演示边让学生分折解题思路，充分调动学生的积极性和主动性。
2、设计学法：观察法，归纳法，阅读法，推理法 。
教学生用较简单的器材做实验，以发挥实验效益，提高教学效果的方法。
通过设疑，启发学生思考。
二、设计教学流程：创设情景，激发学生学习兴趣和复习圆周运动的基本知识，为后面小球过最高点明确圆周运动的解题思路，进一步加深对向心力通过实例分析，进一步理解向心力的来源可以是一个力或汽车过拱桥，培养学生阅读和自学能力，知道向心力公式也O进一步熟练向心力来源分析，为后面绳子过最高绳系小球过最高点及过山车过最高点的条课后小结三、具体教学过程设计：创设情景：〔教学PPT录像〕在日常生活中有很多圆周运动的实例：骑自行车转弯，汽车、火车转弯等都是圆周运动或圆周运动的一部分，这些运动的向心力的来源是什么？这节课我们就来讨论在具体的问题中向心力的来源？实例分析一〔匀速圆周运动〕：1、小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。
〔实验〕〔1〕向心力的来源〔2〕向心力的特点？2、圆锥摆。
知道解决圆周运动问题的基本思路：①明确研究对象②确定轨迹找圆心和半径。
③受力分析，找向心力来源。
④根据牛顿定律列式求解。
⑤对结果进行必要的讨论。
3、火车转弯。
小结：对匀速圆周运动而言，圆周运动的向心力始终指向圆心〔可以是一个力或几个力的合力〕实例分析二〔变速圆周运动最高点和最低点〕：4、汽车过拱桥。
高中物理 第二章 匀速圆周运动 3 圆周运动的实例分析
结合所学知识讨论分析． ［师生互动］
［思维方法渗透］
只要是曲线轨迹就需要提供向心力，并不是一定做匀速圆周运
动．
中的 r 指确定位置的曲率半径．
［结论］转弯时需要提供向心力，而平直前行不需要． 受力分析得：需增加一个向心力 ( 效果力 ) ，由铁轨外轨的轨缘 和铁轨之间互相挤压产生的弹力提供． ［深入思考］ 师：挤压的后果会怎样？ ［学生讨论］ 生：由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大．这样的话， 轨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． ［设疑引申］ 师：那么应该如何解决这一实际问题？ ［学生活动］ 师：发挥自己的想象力结合知识点设计方案． ［提示］ （ 1 ）设计方案的目的是为了减小弹力． （ 2 ）录像剪辑——火车转弯． ［学生提出方案］ 铁路外轨比内轨高，使铁轨对火车的支持力不再是竖直向上．此时， 重力和支持力不再平衡，它们的合力指向“圆心”，从而减轻铁轨和轨 缘的挤压． ［点拨讨论］ 师：那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢？ ［学生归纳］ 生：重力和支持力的合力正好提供向心力，铁轨的内外轨均不受到 挤压 ( 不需有弹力 )． ［定量分析］ ［投影］如下图所示．
个力，也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力． （ 3 ）不能认为做匀速圆周运动的物体在各种实际的力之外，还要
另外受到向心力．
二、火车转弯问题
1．图片展示：平直轨道上匀速行驶的火车．提出问题： （ 1 ）火车受几个力的作用？
（ 2 ）这几个力的关系如何？ ［学生活动设计］ （ 1 ）观察火车运动情况． （ 2 ）画出受力示意图，结合运动情况分析各力的关系． ［师生互动］
四、汽车过拱桥问题 1．凸形桥和凹形桥 (1) 物理模型 ［投影］如图
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第三节匀速圆周运动的实例分析
一、教学目标
1．知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件。
2．能结合课本所分析的实际问题，知道离心运动的应用和防止。
二、重点难点
重点：物体做离心运动所满足的条件。
难点：对离心运动的理解及其实例分析。
三、教学方法
观察总结
四、教学过程
（一）引入新课
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，它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变。
做匀速圆周运动的物体，它所受的合外力恰提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物体将怎样运动呢？本节课专门研究这一问题。
（二）进行新课
1.离心运动：学生阅读教材【离心现象】
做匀速圆周运动的物体，在所受的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。
这种运动叫做离心运动。
2．离心运动的条件：
（1）当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出。
（2）当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去。
3．离心现象的本质——物体惯性的表现
做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。
如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。
如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动。
此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”。
做离心运动的物体并非沿半径方
向飞出，而是运动半径越来越大。
（二）离心运动的应用和防止
1.离心运动的应用实例——
(1)雨伞旋转
(2)链球投掷
(3)洗衣机的脱水筒
2.离心运动的防止实例
（1）汽车拐弯时限速
（2）高速旋转的飞轮、砂轮的限速
（三）课堂练习
1．物体做离心运动时，运动轨迹
A．一定是直线
B．一定是曲线
C．可能是直线，也可能是曲线
D．可能是圆【C】
2．物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示，如果减小M的质量，则物体的轨道半径r、角速度ω、线速度v的大小变化情况是
A．r不变，v变小、ω变小
B．r增大，ω减小、v不变m
C．r减小，v不变、ω增大
D．r减小，ω不变、v变小【B】
2．如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的0.2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少？( g取10 m/s2 )
（答案：10 m/s ）
（四）课堂小结
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=mω2r时，物体做匀速圆周运动
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心
当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心
五、课外作业：课本中本节课后练习 1、2。