2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学设计(第二课时)

《竖直面内圆周运动》教学设计

成都七中 物理组 文献荣

一、课题名称：竖直面内圆周运动

二、课型：新授课

三、授课班级：成都七中（国际部）高2017级5班

四、授课时间：2018年05月17日

第7节

五、教材分析

《竖直面圆周运动的实例分析》是教科版高中物理必修二第二章第三节的内容，这是《圆周运动的实例分析》的第二个课时。本章第一二节是对圆周运动基本物理量以及向心力公式的介绍，通过第三节的第一课时《水平面的圆周运动的实例分析》的教学，为这一节竖直面上的圆周运动做了很好的铺垫，由匀速圆周运动到非匀速圆周运动的过渡，虽然有所不同，但是根据非匀速圆周运动某些特殊点合外力依然等于向心力，依然可以分析问题。

六、学情分析

通过上几节课的学习，学生已经初步掌握了用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的方法，能够说出向心力的来源，并能够用牛顿第二定律分析问题。由于竖直面圆周运动学生没有太直观的认识，故让学生观看视频，观察实验，认识物理的现象，即学生在实验中体会竖直面圆周运动的特点，观察得出在不同高度无初速释放时，小球有不同的运动状态。当轨道无支撑时，物体过最高点有个临界速度，再通过所学内容的分析，掌握新的知识。

七、教学目标

1、

知识与技能：

（1））能用牛顿第二定律分析圆周运动的向心力，通过实例分析向心力的作用及其来源

2、

过程与方法：

体验小球能够经过竖直面圆周最高点的条件，探究竖直面圆周运动的临界点问题

3、

情感态度价值观：

通过解决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

八、重点难点

重点：汽车过拱桥和凹桥的特点，竖直面圆轨道内侧圆周运动最高点的临界条件

1

难点：竖直面圆轨道内侧圆周运动最高点的临界条件。

九、教学方法

问题教学，体验教学，教师引导的探究教学

十、教学过程简介

教学步骤

引入

课中

问题1：赛车至少以多大的速度在拱形路面行驶才

能离开地面？

建立物理模型

赛车经过的路面看做是半径为R的圆的圆弧的一部分，设

车的质量为m,求车在圆弧最高点将离开路面时的速度v。

解决圆周运动问题的思路：

找圆心，定半径，确定向心力。

解：

思考

探究

讨论

展示

思考

芬兰拉力赛赛车视频

教学内容

学生活动

备注

观看 思考

N

R

vvFnGNmR2

G

当v增大时，N减小。N减小到0时，物体将离开地面，此时速度

vgr

O

问题2：为什么赛车在凹型路面最低点时容易爆胎。

建立物理模型

赛车经过的路面看做是半径为R的圆的圆弧的一部分

质量为m的赛车以速度v过凹型路面最低点时对路面

的压力，设桥的半径为R.

2

mv2NGmvFnNGRR

2mvN/GR2

问题3 赛车有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？

播放视频，摩托车在竖直面内完成竖直面内圆周运动

mvFnNGRv越小，N越小。

赛车不掉下路面，则N=0 2

vgr

实验验证

总结

竖直面内的圆周运动

模型化处理--轻杆模型

杆长为l的

轻杆一端连接质量为m的小球在

竖直平面内做圆周运动

活动讨论：

请同学们总结轻杆情况下，小球过最高点时：

（1）小球速度为多少，轻杆对小球无作用力

（2）当小球的速度在什么范围内，轻杆对小球施加拉力。

（3）小球速度在什么范围内，轻杆对小球施加支持力

杆上弹力与vA 大小的关系：

讨论

展示

思考

观看

讨论

展示

观看

3

vA=gl，轻杆对小球无作用力

vA> v2Fmmgl

gl

杆对小球是拉力（下）v2Fmmgl

gl

>vA>0

杆对小球是支持力（上）

对比杆的模型完成练习：质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如图8所示。已知小球以速度v通过最高点时对圆管外壁的压力恰好为mg，则小球以速度

0.5v通过圆管的最高点时(

) A．小球对圆管内、外壁均无压力

B．小球对圆管外壁的压力等于0.5mg C．小球对圆管内壁的压力等于0.5mg D．小球对圆管内壁的压力等于mg

收获、课后思考

物理知识，物理方法，物理思想

探究

思考

计算

总结

【教学流程图】

观看

体验

实验探究

体验

总结

开始

视频

发现问题

解决问题

发现新问题

解决生成或附加问题

提出新问题

解决问题

形成规律

内化新知

结束

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