生活中的圆周运动教案

生活中的圆周运动

教学目标：

1．能定性分析火车外轨比内轨高的原因

2．能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题 3．会用牛顿第二定律分析圆周运动 重点：

用牛顿第二定律分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题 难点：火车转弯的向心力、圆心 教具：多媒体、小车、轨道 教学过程

师：前几节我们学习了圆周运动的有关知识，这些知识有什么用途呢？物理的知识，“从生活中来，到生活中去”。这节课我们来探讨一下生活中有哪些应用了圆周运动的有关知识。 播放本节课的学习目标 引入新课

你们骑自行车是否有过这样的体验，直行时很平稳，当突然转弯时容易打滑甚至摔跤。汽车在转弯时如果速度过快也容易打滑甚至翻车。 播放视频：汽车转弯

提出问题：为什么车子在转弯时容易打滑呢？怎么才能不打滑呢？

师：我们学校门前的马路是一个转弯的地方，同学们有没有注意到它形状——向一侧倾斜。汽车、自行车赛道也是这样。 播放汽车、自行车赛道图片。

问题1：为什么汽车、自行车赛道、公路的弯道要设计成向内倾斜呢？ 问题2：汽车转弯时路面向内侧倾斜，火车转弯时内外铁轨是否一样高呢？ 新课教学 1．铁路的弯道 播放视频：火车转弯

问题3：从视频中我们看到，火车转弯时，内外铁轨是不一样高的。假如火车转弯时，内外铁轨是一样高，转弯的向心力是哪个提供的？它有什么危害？ 生：思考、讨论回答。 播放视频：火车直道行驶

师：结合视频，拿轨道小车示范讲解。 外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的 向心力。由于火车的质量太大，轮缘与外 轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受 受损，易造成严重事故。

问题4：火车转弯时由于自身的重量很大，外轨与轮缘相互作用力很大，怎么才能使得火车的轮缘与外轨间在转弯时不产生相互作用力呢？ 生：思考、讨论。

播放视频：火车转弯时的向心力

师引导：联想公路的弯道，把外轨垫高，由重力和支持力的合力提供向心力，这样就可以减少外轨与轮缘之间的挤压。在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供。

问题5：火车转弯时匀速圆周运动的圆心在什么位置？ 生：思考、讨论回答。

播放火车转弯图片，引导学生明确圆心的位置。 师：弄清了火车转弯时外轨高于内轨的原因。现在我们

回到开头时提出的问题，骑自行车时突然转弯容易摔跤；赛道向内侧倾斜的。 问题6：如果汽车转弯时路面是水平的，转弯时向心力是哪个提供的？车速过快会有什么危害？

生：思考、讨论回答。

v2小结：转弯时路面是水平的，向心力由静摩擦力提供。当速度增大时，由 FnmR转弯所要的向心力也增大，静摩擦力增大。当超过最大静摩擦力时，车子发生滑动，

严重地会造成车子侧翻。同时，由于静摩擦力增大，车轮和路面间相互作用增大，车轮和路面都容易受损。所以，为了减少这种危害，在设计弯道时将路面向内侧倾斜，由车子的重力和路面的支持力提供向心力。 播放视频：自行车在赛道上转弯

师：火车、汽车转弯是圆周运动知识在实际中的应用之一。除此外，生活中还有许多例子，拱形桥就是圆周运动知识在实际中的应用的又一范例。 2．拱形桥

播放拱形桥图片

问题7：桥建造成拱形，它起什么作用？

生：思考车过桥时，车子受到的力以及车对桥的作用力 播放视频：摩托车过桥

师：结合视频，引导学生建立匀速圆周运动的模型来分析。

FnGFNv2FNGmRv2GmFNR2v GFNmR由牛顿第三定律知：

3．凹形桥

师：桥，我们通常见到的是拱形桥，在实际中，我们还可以见到凹形桥。公路在通过小型泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，如图所示。

问题8：汽车在通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力比汽车的重量大些还是小些？ 生：思考、讨论回答。

播放课件：汽车通过凹形桥的最低点

师：引导学生建立匀速圆周运动的模型来分析。

FnFNG

2v FnmR

v2FNFnGmG R

v2' FNmGR

课堂小结：

一、铁路的弯道：

1.水平轨道：弹力提供向心力

2 .斜面轨道：几乎由重力与支持力的合力提供向心力 二、拱形桥

v2FNGmGr

1 .凸形桥： FnGFN

2 . 凹形桥：  F  G Fv2nNFNGmGr

巩固练习

1．为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以( )

A．增大汽车转弯时的速度

B．减小汽车转弯时的速度 C．增大汽车与路面间的摩擦 D．减小汽车与路面间的摩擦

2．如图所示，是一座半径为40m的圆弧形拱形桥．一质量为1.0×103 kg的汽车，行驶到拱形桥顶端时，汽车运动速度为10m/s；则此时汽车运动的向心加速度为多大？向心力大小为多大？汽车对桥面的压力是多少？(取g＝10m/s2)

作业：