物理高一学案第三节 向心力的实例分析

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第一篇:物理高一学案第三节 向心力的实例分析

第三节 向心力的实例分析 班级 姓名

【自主学习】

向心力的来源:

向心力并不是一种特殊的、另外的力,它可以由一个力或几个力的合力来提供.在解决圆周运动有关问题时,分析向心力的来源是非常重要的,以下是几类典型情况.1)水平面的圆周运动 ①汽车转弯

汽车在水平的圆弧路面上的做匀速圆周运动时(如图6-1甲所示),是什么力作为向心力的呢?则汽车所受的地面对它的静摩擦力提供向心力

②火车转弯

火车转弯时,是什么力提供向心力呢?

使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力FN的合力来提供,如上右图所示.F=。

2)竖直平面内的圆周运动 ①汽车过凸桥

汽车在拱桥最高点时的受力情况如上图所示,重力G和桥对它的支持力F1的合力就是汽车做圆周运动的向心力,方向竖直向下(指向圆心)所以

F=。

②水流星

水流星中的水在整个运动过程中均由重力和压力提供向心力,如下图所示,要使水在最高点不离开杯底,则N 0

第二篇:向心力的实例分析学案

向心力的实例分析 学案

向心力的来源

向心力并不是一种特殊的、另外的力,它可以由一个力或几个力的合力来提供.在解决圆周运动有关问题时,分析向心力的来源是非常重要的,以下是几类典型情况.(1)水平面的圆周运动 ①汽车转弯

A.请分析汽车转弯时的受力情况(在图中画出受力示意图)

B.由____________提供汽车转弯时向心力 C.汽车转弯时的速度:v=___________ ②火车、汽车转弯

A.请分析汽车、火车转弯时的受力情况(在图中画出受力示意图)

B.由__________________提供向心力

C.汽车、火车转弯时的速度:v=____________ D.火车转弯时,是什么力作为向心力呢?(请同学们分析讨论)

例1:已知内外轨高度差为h,两轨之间的宽度为d,轨道半径为r,求火车转弯时的速度v

(我国铁路转拐速率一般规定为v0=54km/h,即v0=15m/s,轨距d=1435mm,所以hr为定值.铁路弯道的曲率半径r是根据地形条件决定的.)

例2:小鸟在空中转弯时,请分析空气阻力的方向

(2)竖直平面内的圆周运动 ①汽车过桥

(1)汽车过凸桥

A.向心力由______________________提供

B.设汽车的质量为m,过最高点时的速度为v,桥面半径为r.汽车对桥面的压力大小?

(2)汽车过凹桥

A.向心力由_______________________提供 C.设汽车的质量为m,过最高点时的速度为v,桥面半径为r.汽车对桥面的压力大小?

例3 质量为m的汽车,以速度V通过半径R的凸形桥最高点时对桥的压力为,当速度V′= 时对桥的压力为零,以速度V通过半径为R凹型最低点时对桥的压力为.

第三篇:2017高一物理向心力测试题

1.关于向心力,下列说法中正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了向心力 B.向心力不改变圆周运动物体的速度大小 C.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的

D.做匀速圆周运动的物体其向心力为物体所受的合外力

2.如图所示,小物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀这圆周运动,则A的受力情况是()A.受重力、支持力 B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 C.重力、支持力、向心力、摩擦力 D.以上均不正确

3.如图所示的皮带传动装置中,轮A和B同轴,A、B、C分别是三个轮边缘上的质点,且rA=rC=2rB,则三个质点的向心加速度之比aA:aB:aC等于()A.4:2:1 B.2:1:2 C.1:2:4 D.4:1:4

4.用长短不同、材料相同的同样粗细的绳子各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,如图所示,则()A.两个小球以相同的线速度运动时,长绳易断 B.两个小球以相同的角速度运动时,短绳易断 C.两个小球以相同的角速度运动时,长绳易断 D.以上说法都不对

5.如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则()A.球A的线速度必定大于球B的线速度 B.球A的角速度必定小于球B的角速度

C.球A的运动周期必定小于球B的运动周期 D.球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力

6.一木块放于水平转盘上,与转轴的距离为r若木块与盘面问的最大静摩擦力是木块重力的μ倍,则转盘转动的角速度最大是________。

7.A、B两质点均做匀速圆周运动,mA:mB=RA:RB=1:2,当A转60转时,B正好转45转,则两质点所受向心力之比为________。

38.如图所示,行车的钢丝长L=3m,下面吊着质量为m=2.8×10kg的货物,以速度v=2m/s匀速行驶行车突然刹车,钢丝绳受到的拉力是多少?

9.一水平放置的圆盘,可以绕中心O点旋转,盘上放一个质量是0.4kg的铁块(可视为质点),铁块与中间位置用轻质弹簧连接,如图所示.铁块随圆盘一起匀速转动,角速度是10rad/s时,铁块距中心O点30cm,这时弹簧的拉力大小为11N,g取10m/s求:(1)圆盘对铁块的摩擦力大小(2)在此情况下要使铁块不向外滑动,铁块与圆盘间的动摩擦因数至少为多大?

10.质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点,当杆在光滑水平面上绕O点做匀速转动时,如图所示,求杆的OA段及AB段对球的拉力之比是多少?

211.如图所示,小球沿光滑的水平面冲上一光滑的半圆形轨道,轨道半公式为R,小球在轨道的最高点对轨道压力等于小球的重力,问:(1)小球离开轨道落到距地面高为R/2处时,小球的水平位移是多少?(2)小球落地时速度为多大?

12.如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2m的光滑1/4圆形轨道,BC段为高为h=5m的竖直轨道,CD段为水平轨道。一质量为0.1kg的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为2m/s,离开B点做平抛运动(g取10m/s),求:①小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C的水2平距离; ②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小? ③如果在BCD轨道上放置一个倾角=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置。

13.如图所示,长为R的轻质杆(质量不计),一端系一质量为m的小球(球大小不计),绕杆的另一端O在竖直平面内做匀速圆周运动,若小球最低点时,杆对球的拉力大小为1.5mg,求: ① 小球最低点时的线速度大小?②小球通过最高点时,杆对球的作用力的大小? ③小球以多大的线速度运动,通过最高处时杆对球不施力?

14.在如图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一转轴转动。A、B两轮用皮带传动,三轮半径关系为rA=rC=2 rB,若皮带不打滑,求A、B、C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比和线速度之比.

15.如图所示,水平转盘的中心有个竖直小圆筒,质量为m的物体A放在转盘上,A到竖直筒中心的距离为r.物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连,B与A质量相同.物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压压力的μ倍,则转盘转动的角速度在什么范围内,物体A才能随盘转动.17.内壁光滑的半球形容器半径为R,一个小球(视为质点)在容器内沿水平面做匀速圆周运动,小球与容器球心连线与竖直方向成θ角,则小球做匀速圆周运动的角速度为__..18.AB为竖直转轴,细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球,两绳能承担的最大拉力均为2.25mg,当AC和BC均拉直时∠ABC=90°,∠ACB=53°,BC=1.2m.ABC能绕竖直轴AB匀速转动,2因而C球在水平面内做匀速圆周运动,求:(g取10m/s)(1)m的线速度增大为何值时,BC绳才刚好被拉直?(2)若m的速率继续增加,哪条绳先断,此时小球的速率多大?

A C B

第四篇:《向心力的实例分析》说案

《向心力的实例分析》说课稿

大家好!我今天说课的题目是《向心力的实例分析》。下面我将从教材分析、学情分析、重点难点分析、教学方法分析、教学过程设计五个方面进行说课。

一、教材分析

首先来谈一下我对这节课教材的认识:《向心力的实例分析》是高中物理必修2第四章圆周运动第三节的内容,是学生在学习了《匀速圆周运动快慢的描述》、《向心力与向心加速度》之后的一节应用课,是必修2中的重点内容,是高考中24、25两个占33分的物理计算题的重要考点。并且在整本教材中起到了承上启下的作用,本节课从力和运动的角度对匀速圆周运动进行了较深入的研究,既能够加深学生对前面学习的匀速圆周运动基本规律的理解,又为接下来要研究的天体运动和带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动等问题奠定基础。本节课与人们的日常生活联系密切,通过学习本节课能让学生充分认识到“物理来源于生活,服务于生活”,从而体会到学好物理的重要性和实用性,此外,学好本节课既可以提高学生学习物理的兴趣,又为接下来更好地掌握物理规律打下良好的基础。

根据新课程标准的要求以及教材的具体内容,我从如下三个维度来确定本节课的教学目标:

1、知识与技能:学会分析生活实例中向心力的来源;通过应用牛顿运动定律分析生活中的火车拐弯、凹凸桥等实际物理模型,培养学生独立观察、分析、解决、概括总结知识的能力,并学会处理水平面、竖直面内圆周运动的实例问题。

2、过程与方法:通过分析生活中的火车拐弯、凹凸桥等实际物理问题,掌握应用牛顿运动定律解决圆周运动问题的一般方法和步骤。

3、情感态度与价值观:体会物理知识对经济、社会发展的贡献,进而达到将物理知识应用于生活、生产实践的情感态度与价值观。

二、学情分析

要想更有效地实现教学目标,突破重点、化解难点,就要对学生的学情有一个具体的了解:通过前面的学习,学生已经具备了匀速圆周运动规律等的基础知识,但在公式的熟练应用上还存在问题;在思维能力上,学生已经具备了一定的形象思维能力,但逻辑思维与抽象思维能力还比较差,而且理论联系实际的能力也较为欠缺。

三、教学重点、难点分析

基于以上对教材的认识和对学生实际情况的了解,我认为本节课的教学重点有:在具体问题中分析向心力的来源,并结合牛顿运动定律解决生活实例中水平和竖直面内两类圆周运动问题。确立此为重点的依据是:正确分析向心力的来源是解决这部分问题的基础,运用牛顿运动定律解决两类圆周运动问题不仅是本节课的核心内容而且是高考的重要考点。难点有:火车在倾斜路面上的转弯分析,竖直平面内圆周运动最高点的临界问题。确立此为难点的依据是:火车车轮的特点以及火车转弯的情景对于中学生来讲比较抽象;物理问题中的临界问题对学生来说一直是个难点。

四、教学方法分析

为了突出重点、有效地突破难点,这节课我采用的教法有:问题引导法、任务驱动法、演示实验法,学法有:小组讨论法、分析归纳法。本节课利用自制火车车轮及轨道模型、过山车模型使火车转弯、过山车等抽象问题形象化,通过演示启发学生思考、分析、归纳物理问题及规律;播放相关的生活录像,通过提出合理有效的问题及布置难度适当的任务,不仅能引发学生思考,引领学生思维不断深入,还能让学生在忙碌中体验成功的快乐;通过适时组织学生进行讨论,使对学生来说比较困难的问题,在学生们思维与思维的碰撞过程中自行

解决。另外,以上也充分体现学生的主体地位。本节课用到的教具主要有:多媒体,自制火车车轮及轨道模型,过山车模型。

五、教学流程设计

整堂课的教学过程我分为如下五个小环节展开。

1、新课导入(3分钟):上课开始首先让学生观看摩托车转弯、过山车以及汽车运动过程中三段生活中圆周运动的小视频,无论是过山车最高点人头朝下但仍然安全通过的惊心动魄,还是汽车转弯时车毁人亡的惨烈景象都能引发学生深深的思考,从而能极大地激发学生的学习兴趣,而且通过视频也能够很自然的引出这节课的教学任务----水平面内的圆周运动与竖直面内的圆周运动的实例分析。

2、新课教学(34分钟):

(1)水平面内转弯时向心力的实例分析

①水平路面上的匀速转弯问题——摩托车、汽车转弯

这部分内容相对较简单,以一个问题和任务的形式引导学生自己分析,学生不难得出正确结论。这样既能培养学生自己解决问题的能力,又能让学生通过分析简单的问题建立起解决转弯问题的基本思路。

②倾斜路面上的匀速转弯问题——火车转弯

摩托车和汽车是靠侧向静摩擦力转弯的,那火车又是如何转弯的呢?由于很少有学生仔细观察过火车车轮和铁轨的构造,而火车有突出的轮缘又是解决火车转弯的关键,所以教师先以一个自制的模型介绍火车车轮和铁轨构造,使学生对其构造有一个具体、形象的认识。接下来以问题的形式引导学生对火车在水平面上转弯的情况进行分析,通过得出的结论学生很容易发现这样做对铁轨和车轮都会造成损坏,甚至发生事故。然后通过“我是设计师”小栏目让学生经过小组讨论找到解决这一问题的方案,小组代表总结讨论结果,教师适时肯定、鼓励和引导,从而最终得出让火车在倾斜路面上借助重力和支持力的合力转弯,可以避免轨道和车轮间的挤压。接着播放一段录像资料,让学生对现实生活中火车的转弯情景有一个正确的认识,进而印证以上结论的正确性。然后再以任务的形式让学生自主完成公式的推导,从而得出火车转弯是的规定速度。通过小组讨论完成思维拓展之后,教师再以图片和录像的形式给出生活中类似的实例。

以上设计中自制的物理模型能将对于学生来说较为抽象的问题形象化,而且通过设计有层次感的问题,将学生思维不断引向深入,引领学生自己解决问题,这样不仅能使这个难点得以突破,而且有利于提高学生的观察、分析问题、解决问题的能力以及将物理应用于生活实际的能力。

通过对以上两种转弯问题的分析,学生对解决圆周运动实例会有一定的体验,教师此时可以引导学生总结解决圆周运动问题的一般步骤,进而提示学生利用所总结的步骤解决接下来的竖直平面内的圆周运动实例。

(2)竖直平面内的圆周运动的实例分析 ①凹凸桥

凹凸桥问题既是本节课的重点,其中凸桥最高点的临界分析又是本节课的一个难点,对于这部分内容我是这样来进行突破的:首先让学生根据刚才总结出的基本解题步骤对汽车在拱形桥最高点时进行受力分析并列出方程,教师在学生中巡视、答疑,最后通过展台展示学生解题步骤,引领学生一起进行评价,最终得出正确结论,从而也就建立了支持力与速度之间的定量关系。然后再以分组讨论的形式,让学生分析支持力与汽车速度的定性关系,并分析当v汽车将出现的情况及汽车安全通过最高点的条件。然后教师播放从新课gr时,导入视频中截取的汽车超速通过拱桥最高点时的视频资料,加深学生对临界速度的理解与认

识。通过分析和观看视频,让学生自己注意并提醒身边的人在以后过拱形桥的最高点时一定要控制好速度,以免发生危险。这样的话,关于临界值问题这一教学难点就在教师的引导与启发下由学生自行解决。然后再以任务形式让学生自主分析汽车过凹桥的问题。

教师以小节形式引导学生完成三种路面上受力和超失重的对比,并以生活中常见的桥多是凸桥引发学生思考,从而培养学生理论联系实际的好习惯。

②过山车

以任务和问题的形式引导学生对过山车最高点和最低点进行分析并得出过山车能够通过最高点的临界条件,教师再用过山车模型演示如果过山车达不到这一速度出现的情况,从而使学生对这一临界值有更深刻的理解和认识。之后教师再以录像的形式给出生活中类似的实例——水流星。

新课教学的基本内容完成以后,教师再用多媒体给出这个比较典型的例题,学生独立解答后,教师用展台展示学生答案,给出评价并强调规范解题。从而进一步强化学生对本节课知识的理解和应用。

这节课的内容到这里已经基本结束,最后剩下八分钟的时间,先利用两分钟让学生自己对本堂课的内容进行梳理并小结通过这堂课学会了什么,还想知道什么,老师适时补充或强调,并再次强调解题步骤及规范解题。然后五分钟让学生完成三个巩固练习的题目并核对答案。剩余一分钟时间布置本节课的作业如下,其中选做题的设置,既能减轻部分学生的负担,又能使学有余力的学生的思维得到拓展。

总之,对课堂的设计,我始终在努力贯彻以教师为主导,以学生为主体,以问题为基础,以能力、方法为主线,有计划培养学生的自学能力、观察和实践能力、思维能力、应用知识解决实际问题的能力和创造能力为指导思想。并且能从各种实际出发,充分利用各种教学手段来激发学生的学习兴趣,体现了对学生创新意识、理论联系实际能力的培养。

以上是我对本节课的粗浅认识,不足之处恳请各位领导、老师批评指正。谢谢!

第五篇:向心力的实例分析教学设计

鲁科版高一必修2第4章第三节

《向心力的实例分析》教学设计

一、教学内容

向心力的实例分析

二、设计理念

高中物理教学要培养全体学生的科学素养和创新能力,不仅要让学生学习物理学的核心概念,掌握物理学的基本技能,了解物理学的发展历程,主要成就以及对社会发展的影响,要强调对学生科学探究能力、实践能力、自主学习能力的培养;同时必须体现以人为本的教育思想。要培养学生的学习兴趣,培养学生敢于创新的科学态度和科学精神。紧密联系社会生活,增强学生的社会责任感和使命感,使学生得到全面的可持续的发展。

三、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)能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。(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

(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)通过离心运动的应用和防止的实例分析.使学生明白事物都是一分为二的,要学会用一分为二的观点来看待问题。

(3)养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。

四、学情分析

为了更好地实现教学目标,突破重点、化解难点,就要对学生的学情有一个具体的了解。通过前面的学习,学生已经具备了匀速圆周运动规律等的基础知识,但在公式的熟练应用上还存在有问题;在思维能力上,高一学生已经具备了一定的形象思维能力,但逻辑思维与抽象思维能力还比较差。

五、重难点和关键

教学重点和难点

教学重点:理解向心力是一种效果力;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。

教学难点:具体问题中向心力的来源;关于对临界问题的讨论和分析;对变速圆周运动的理解和处理。

教学关键:通过多媒体课件解决教学难点

六、教学课时 共设1个课时

七、教学设备 多媒体课件

八、教学过程

(一)新课导入

通过图片及瑞士火车拐大弯的视频引入课题(视频不仅有画面还有有声音,能吸引学生眼球,激发学生兴趣)

1、转弯时的向心力实例分析

提出问题:火车受几个力作用?这几个力的关系如何?

火车受到4个力的作用,各为两对平衡力,即合外力为零。其中重力和支持力的合力为零,牵引力和摩擦力的合力为零,那火车转弯时情况会有何不同呢? 提出问题:

(1)转弯与直线前进有何不同?(2)画出受力示意图,并结合运动情况分析各力的关系?(转弯时火车的速度方向在不断变化,故其一定有加速度,其合外力一定不为零。)转弯时合外力不为零,即需要提供向心力,而平直路前行不需要,那么火车转弯时是如何获得向心力的?进一步受力分析得:需增加的一个向心力(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。

问题:挤压的后果会怎样?(由于火车质量、速度比较大,故所需向心力也很大。这样的话,2 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。)那么应该如何解决这一实际问题,结合学过的知识加以讨论,提出可行的解决方案,并画出受力图,加以定性说明。

交流与讨论:学生发挥自己的想象能力,结合知识点设计方案,结合受力图发表自己的见解…… 如图所示:

(火车受的重力和支持力的合力提供向心力,对内外轨都无挤压,这样就达到了保护铁轨的目的。)请同学们运用刚才的分析进一步讨论:实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?

如果由这个合力F为汽车转弯提供向心

2、竖直平面内的圆周运动实例分析

问题:质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶,若桥面的圆弧半径为只R,试画出受力分析图,分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力?通过分析,你可以得出什么结论? 在最高点,对汽车进行受力分析,确定向心力的来源;由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力:由牛顿第三定律求出桥面受到的压力:F’N=G—mv2/r

可见,汽车对桥的压力F’N小于汽车的重力G,并且压力随汽车速度的增大而减小。

请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时,汽车的速度有多大。当汽车的速度大于这个速度时,会发生什么现象?(把 F’N=0代人上式可得,此时汽车的速度为,当汽车的速度大于这个速度时,就会发生汽车飞出去的现象。这种现象我们在电影里看到过。)下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时,汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?(汽车通过凹形桥最低点时,汽车对桥的压力比汽车的重力大。)

如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点,前面的结论还是否能用?如果不能直接运用,又如何来研究这一问题呢?(前面的结论能直接运用,不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度,即要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理。)课堂训练

例1:一辆质量m=2.0t的小轿车,驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面,重力加速度g=10m/s2.求:

(1)若桥面为凹形,汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形,汽车以l0m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?

解:(1)汽车通过凹形桥面最低点时,在水平方向受到牵引力F和阻力f,在竖直方向受到 3 桥面向上的支持力N1和向下的重力G=mg,如图所示:

圆强形轨道的圆心在汽车上方,支持力Nl与重力G=mg的合力为N1—mg,这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力,即F向=N1—mg。由向心力公式有:N1—mg= mv2/R

板书设计

第3节

向心力的实例分析

1、转弯时的向心力实例分析

2、竖直平面内的圆周运动实例分析

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