第七节：生活中的圆周运动教案
一、 教学目标
1、知识与技能
（1） 通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。 （2） 能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。
（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） 养成良好的思维表述习惯和科学的价值观 二、 教学重点、难点
1、 理解向心力是一种效果力
2、 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 3、 具体问题中向心力的来源、关于临界问题的讨论和分析
三、 新课教学
1、新课导入：火车转弯，过拱形桥、航天器中的失重视频
2、铁路的弯道：火车转弯的向心力
⑴火车转弯时的动力学问题：什么样的运动？怎样的受力？
（2）发现问题：如果外轨道和内轨道一样高火车转弯的向心力会由什么提供？会 造成什么样的危害？
(3) 解决方案：转弯处外轨道和内轨道怎 样设计？
这时的火车转弯的向心力有那些力的 合力提供并画出受力分析图？
2
F = mgta n a mR,
总结：在火车转弯时外轨道略高于内轨道, 好等于向心力，铁轨与轮缘之间没有弹力,
火车所受支持力和所受重力的合力恰 这样就可以避免了铁轨和车轮的受损。
例题：某铁路转弯处的圆弧半径是 R,两铁轨之间的距离是 d,若规定火车通
过这个弯道的速度为v，则内外铁轨的高度差应该是多大才能使火车转弯时内外 轨均不受轮缘的挤压?
解：火车在转弯时所需的向心力应由火车所受的重力和 轨道对火车支持力的合力提供，如图所示。图中
h为内外
铁轨的高度差，d为轨道之间的距离。由向心力公式和几何 关系可知
2
F = mgtan a m^，解得 tan
oc= gR°
由于轨道平面和水平面间的夹角一般较小，可以近似地认为 tan a sin a
h代入上式，得d=
2
V
gR
因此:
v2d Rg
观察思考：汽车转弯和火车转弯一样吗？课后做一做
2、拱形桥
(1)确定圆周平面，圆心和半径，及受力分析和向心力来源?
(2)拱形桥上的受力特点: f ----------- — --------------------------------- 汽车过凸形桥(最高点) 汽车过凹形桥(最低点) 受力分析 ■ ----------------------------------- 2 --------- ----------------------------------- 2 --------- Fn= FN - mg = m^ Fn= mg - FN = m— 一 r 2 ~2~ F 压=FN = mg- m_ r F 压=FN= mg+ m—; v增大，F压减小；当v增大到Jrg 牛顿第一疋律求向心力 牛顿第三定律求压力 讨论 时，F压=0 汽车对桥面压力小于自身重力， v增大，F压增大 汽车对桥面压力大于自身重力， 汽车处于超重状态 超、失重 汽车处于失重状态 例题：2?如图5-7-10所示，质量m= 2.0X 104 kg的汽车以不变的速率先 后驶过凹形桥
面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为 力不得超过3.0X105 N,贝 (1) 汽车允许的最大速率是多少？
(2) 若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？
(g取10 m/s)
2
20 m。如果桥面承受的压
思考：当在凸形桥面速度过大会出现什么情况? 如北
半地球可看成很大的拱形桥当车的速度多 大时，车可以飞起来？
生活中的圆周运动教案
