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竖直面内的圆周运动教学设计

【教学目标】

（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，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、理解匀速圆周运动的规律。

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。

（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. （三）情感、态度与价值观

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。

★教学重点

在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题。

★教学难点

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。

【学情分析】学生通过上节课的学习已经初步的掌握了解决圆周运动问题的一般方法，在此基础上，本节课在深入的探讨生活中的圆周运动，特别是临界问题的解决。

【教材分析】讨论教科书中的这几个实例时，要抓住这样的基本思想，即先分析物体所受的力，然后列出方程、解方程。

【教学手段和设施】探究式教学

一个透明胶带

【教学过程】

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温故知新

1、做匀速圆周运动的物体的受力特点

2、向心力公式的复习

3、汽车过桥问题的回顾

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课堂引入

向学生展示过山车的图片和演示水流星的表演，并提出问题：为什么在最高点时过山车不下落？水不流下呢

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课堂自主导学

一、绳拴小球在竖直面内做圆周运动

【演示】透明胶带在竖直面内做圆周运动

【问题探讨】

（1）分析小球在最低点的受力情况和运动情况的关系

（2）分析小球在最高点的情况

1、对小球受力分析

2、列式

3、根据公式分析当速度减小时，什么随之发生变化，如何变？

【点拨】

1、当拉力为零时，小球通过最高点的速度是最小的，并求得最小速度Vm 2、若速度小于Vm，小球将在重力的作用下下落。

二、生活中常见的圆周运动

（1）过山车

（2）水流星

【学以致用】

让学生根据上述知识，解决之前提到的两个问题

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三、轻杆栓小球在竖直面内作圆周运动

【设问】轻杆与绳的区别都有那些呢

【问题研讨】当小球运动到最高点时

（1）

情况一：小球只受到重力的作用，即此时轻杆对小球没有作用力，求小球此时的速度大小（已知杆的长度为r）

（2）

情况二：若小球在最高点的速度大于上述速度，试分析此时轻杆的作用力是什么力，方向向哪？

（3）

情况三：若小球在最高点的速度小于上述速度，试分析此时轻杆的作用力是什么力，方向向哪？

【归纳总结】

当V

时，轻杆对小球没有作用力

当V

时，轻杆对小球施加的是向

的拉力

当V

时，轻杆对小球施加的是向

的支持力

在最高点的最小速度Vm=

【问题研讨】当小球运动到最低点时轻杆对小球的作用力情况怎样和最高点时有什么不同呢

【习题巩固】

例1、长为0.4m的轻绳一端系一质量为1kg的小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？(g=10m/s2) 例2、如果上题改成长为0.4m的轻杆一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？当球在最高点速度为4m/s 时，求杆对球的作用力，当小球在最高点速度1m/s时，求杆对球的作用力。

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体系拓展导思

小球在光滑管内做圆周运动，在最高点的情况怎样？（小球直径略小于管的内径）

课堂过关测试

1、小球固定在轻直杆的一端，球随杆一起绕0在竖直平面内做圆周运动，己知杆长为l，当小球运动到最高点时，以下说法中正确的是( ) A．小球速度至少等于lg B．小球对杆的作用一定是压力；

C．小球对杆的作用一定是拉力 D．小球对杆的作用可能是压力，也可能是拉力．

2、某人站在水平地面上，用手握住长为R细绳的一端，绳的另一端系一小球，此小球以握住细绳的手为圆心在竖直平面内做圆周运动，则(不计空气阻力)( ) A．小球在最高点的向心加速度大于等于g。

B．小球通过最高点的线速度可能为零。

C．小球通过最高点的线速度最小为gR

D．小球通过最高点的角速度大于等于

3、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=40cm.求（1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2)

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作业设计

1、质量为1kg的小球沿半径为20cm的圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求（1）小球在圆环的最高点A不掉下来的最小速度是多少？此时小球的向心加速度是多少？（2）若小球仍用以上的速度经过圆环的最高点A，当它运动到圆环的最低点B时，对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？

【考察目的】本节课基本规律的巩固练习，难度中等

2、飞行员的质量为m,他驾驶飞机在竖直平面内做圆周运动。当飞机飞到最高点时速度为v1，飞行员对机座的压力恰好为零。若飞机飞到最低点时速度为v2，求飞行员对机座的压力是多少？

【考察目的】应用规律解决生活中的实际问题，难度中等偏上

知识小结归纳

一、绳拴小球在竖直面内做圆周运动

二、生活中常见的圆周运动

三、杆栓球在竖直面内作圆周运动

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