匀速圆周运动的实例分析 ●本节教材分析
本节课在匀速圆周运动的基础上，结合两个实际例子进行分析，教学时要注意充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，拓展知识的应用．
分析和解决有关匀速圆周运动的问题，重要的是搞清楚向心力的来源，这是研究匀速圆周运动的关键，在具体问题的分析时，要注意： 1．要判断圆心的位置和质点做匀速圆周运动的半径．
2．对向心力来源的分析，要明确分析和计算的依据仍是普遍的运动规律——牛顿第二定律，只是这里的加速度是向心加速度．
课本分析了汽车通过拱桥顶点的力、速度、加速度的问题．汽车通过拱桥的运动过程是变速圆周运动，这里只分析车过顶点时的情况，教学中应注意不要再扩展一般情况下的变速圆周运动的问题，也不要求提及切向分力和法向分力，以免增加难度，加重学生的负担． ●教学目标 一、知识目标
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． 二、能力目标
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、德育目标 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． ●教学重点 1．理解向心力是一种效果力．
2．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．
●教学方法 讲授法、分析归纳法、推理法、分层教学法． ●教学用具 投影仪、CAI课件 ●课时安排 1课时 ●教学过程
［投影］本节课的学习目标
1．知道向心力是由物体沿半径方向的合外力来提供的． 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． 学习目标完成过程 一、导入新课
1．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进行认识． 2．直接过渡导入
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． 二、新课教学 (一)火车转弯问题
［CAI课件］模拟在平直轨道上匀速行驶的火车．提出问题： 1．火车受几个力作用？ 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］
1．火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．
2．四个合力为零，其中重力和支持力合力也为零，牵引力和摩擦力合力也为零． ［过渡］那火车转弯时情况会有何不同呢？
［CAI课件］模拟平弯轨道火车转弯情形．提出问题： 1．转弯与直进有何不同？ 2．受力分析．
［学生活动］ 结合所学知识讨论分析 ［师生互动］ 1．［思维方法渗透］
v2 只要是曲线轨迹就需要提供向心力，并不是非得做匀速圆周运动．F＝mr中的r指的是确定位置的曲率半径．
［结论］转弯时需要提供向心力，而平直路前行不需要．
2．受力分析得：需增加一个向心力(效果力)，由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供． ［深入思考］ 挤压的后果会怎样？ ［学生讨论］
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． ［设疑引申］ 那么应该如何解决这一实际问题？ ［学生活动］ 发挥自己的想象能力结合知识点设计方案． ［提示］
1．设计方案目的为了减小弹力 2．录像剪辑——火车转弯． ［学生提出方案］
火车外轨比内轨高，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”，从而减轻铁轨和轮缘的挤压．
［点拨讨论］ 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］
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
设车轨间距为L，两轨高度差为h，转弯半径为R，质量为M的火车运行． ［师生互动分析］ 据三角形边角关系
h sin?＝L．
对火车的受力情况(重力和支持力合力提供向心力，对内外轨都无挤压)
F tan?＝Mg
又因为?很小 所以sin?＝tan?．
Fh 综合有L＝Mg h 故F＝LMg
v2 又F＝MR
ghRL 所以v＝
［实际讨论］
ghR
L在实际中反映的意义是什么？ v＝
［学生活动］ 结合实际经验总结：
实际中，铁轨修好后h、R、L为定值，又g为定值，所以火车转弯时的车速为一定值． ［拓展讨论］
ghRL又如何？小于呢？ 若速度大于
［师生互动分析］
ghRv2F向?mRL?????F向＞F(F支与G的合力)，故外轨受挤压对轮缘有作用力(侧 1．v＞
压力) F向＝F＋F侧．
ghRv2F向?mRL?????F向＜F(F支与G的合力)，故内轨受挤压后对轮缘有侧压力．F 2．V＜
向＝F-F侧．
［说明］向心力是水平的． (二)汽车过拱桥问题 1．凸形桥和凹形桥 (1)物理模型 ［投影］如图
人教版高中物理必修二匀速圆周运动的实例分析2优质教案
