【正文】 AB 師：了解這些知識點后我再來解決某些同學(xué)心中還有的一點疑問。轉(zhuǎn)速過高時，砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供向心力，離心運動會讓它們破裂，釀成事故。當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠大時,衣服已無法向水滴提供足夠大的附著力(作為向心力), 水滴便產(chǎn)生了離心運動, 離開衣服, 于是衣服被脫水。 觀看視頻文件：鏈球② 師：如果外界提供的力小于物體做圓周運動所需的向心力，物體將怎樣運動？ 生：雖不會沿切線飛出去，也會遠離圓心。我說過，從運動研究角度而言，人、汽車、衛(wèi)星、火箭的地位是相等的：都是有質(zhì)量的物體。 師：那汽車在地球上運動不就是在球上運動嗎？那不是做的圓周運動嗎？ 生：真的?。W(xué)生大部分會有一種恍然大悟的感覺 師：請大家看下面一幅圖 師：地球可以看作是一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑（約6400km）。全部留給學(xué)生思考回答，不全的其它學(xué)生補充，對應(yīng)于凸形橋來回答考慮。 師：那車?yán)锓胖乃瓕ψ烂娴膲毫κ嵌啻螅?生：也是0，水杯肯定也是完全失重狀態(tài)。 師：下面請大家定量計算汽車在橋頂時對橋的壓力。 師：我們知道最好的方式就是由重力與支持力的合力提供向心力，是有當(dāng)路面向圓心一側(cè)傾斜的角度θ不太大時，由于，其中為軌距，上式變?yōu)椋钥捎脕碛嬎阒档拇笮　?師：同學(xué)們有什么方法將鐵軌改進一下，克服這個缺點？ 生：跟汽車拐彎處一樣，將路面傾斜。如上兩圖右圖。NGθ 【解析】：支持力、重力。 生： 師：同學(xué)們能不能給出一些增大汽車轉(zhuǎn)彎安全性的建議？ 生：從公式我們發(fā)現(xiàn)某一拐彎處的最大速度取決于μ、r兩個量，要想增大轉(zhuǎn)彎的安全性，我們可以增大動摩擦因數(shù)μ和拐彎半徑。大小。 師：在日常生活中，我相信大家對圓周運動的接觸應(yīng)該很多，那大家有沒有發(fā)現(xiàn)物體在做圓周運動時有向外甩的趨勢，所以為了讓物體能夠順利完成圓周運動，就必須有一個指向圓心的力來阻止這個向外甩的趨勢，并不斷改變物體的運動方向使物體能夠做圓周運動，這個力就是向心力。丙FMN。切向分力產(chǎn)生的加速度叫做切向加速度。通過實驗我們還體會到，向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣具有某種性質(zhì)的力來命名的。 ②力與速度垂直，力只改變速度方向，不改變速度大小。上節(jié)課學(xué)習(xí)向心加速度的時候也說過，向心力產(chǎn)生的向心加速度是用來描述物體速度方向變化快慢的物理量。對物體受力分析知：物體A在水平轉(zhuǎn)臺上，其受重力G豎直向下，支持力F豎直向上，這兩個力是一對平衡力。向心力為重力與支持力的合力。所以才把勻速圓周運動這種特殊運動下的合外力又叫做向心力。 ②光滑桌面上一個小球，由于細繩的牽引，繞桌面上的圖釘做勻速圓周運動。 師：現(xiàn)在我們已知知道了勻速圓周運動的加速度的特點，有哪位同學(xué)能告訴我：物體做勻速圓周運動時所受的合外力有什么特點？ 生：根據(jù)公式，我們知道做勻速圓周運動的物體所受的合外力應(yīng)該是，方向總是與速度垂直指向圓心?！锝虒W(xué)重點1. 理解向心力的概念和公式的建立。 向心力教學(xué)目標(biāo)(一) 知識與技能1. 知道什么是向心力，理解它是一種效果力2. 知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。 【問題】：勻速圓周運動是勻變速運動嗎？ 生：不是，做勻速圓周運動物體的向心加速度大小不變，方向指向圓心，雖然都是指向圓心，但不同位置指向圓心的位置是不同的，所以不是勻變速。【解析】： 當(dāng)t→0時，有t→0時， 又因為 有觀看動畫視頻：向心加速度三、向心加速度 師：通過剛才的分析，我們得到結(jié)論：物體做勻速圓周運動時某點的向心加速度大小為；方向與該點速度方向垂直，指向圓心。 師：我們都知道，對于加速度的研究，我們可以從兩個方面進行：單純從運動學(xué)角度用公式來研究加速度；從結(jié)合受力從動力學(xué)角度用公式來研究加速度。AB例如下圖，物體沿順時針方向做勻速圓周運動，角速度ω=πrad/s，半徑R=1m。(三) 情感態(tài)度與價值觀6. 培養(yǎng)學(xué)生思維能力和分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生探究問題的熱情，樂于學(xué)習(xí)的品質(zhì)★教學(xué)重點1. 理解勻速圓周運動是變速運動，存在加速度。線速度方向一直在變，所以勻速圓周運動是變速運動。如地球自轉(zhuǎn)周期是一天，公轉(zhuǎn)周期是一年?！痉较颉? 四指繞著轉(zhuǎn)動方向中，拇指指向就是角速度方向?！締挝弧?弧度每秒 rad/s弧度 師：那弧度是個怎樣的單位呢？ 師：我們知道，圓心角θ越大，它所對的圓弧的弧長l越大，二者成正比。如自行車圖中的BC兩點，因為它們是用鏈子連起來的，相同的時間內(nèi)弧長相等，即線速度大小相等。（為什么地球是圓的，而盆中的水面是平的？）所以當(dāng)t→0時，瞬時線速度的大小與瞬時速度的大小相等【牢記】：瞬時線速度的大小與瞬時速度的大小相等線速度的方向 師：那線速度是矢量還是標(biāo)量呢？ 生：從公式上看應(yīng)該是標(biāo)量啊，因為弧長是標(biāo)量，時間也是標(biāo)量。為什么研究做圓周運動物體的運動快慢時不用速度這個概念，反而引入一個新的物理量線速度呢？ 師：請大家相互討論思考，看看能否找到原因。又因為物體做圓周運動的路程就對應(yīng)于圓上的弧長，所以我們需要研究的就是弧長隨時間的變化快慢。 師：同樣，對于BC兩點，有的同學(xué)認為BC兩點是用鏈子連在一起的，相同的時間內(nèi)它們的路程相等，所以BC兩點的運動快慢一樣；其他一些同學(xué)則認為雖然相等的時間內(nèi)路程相等，但相等的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度卻不一樣，所以它們的運動快慢是不一樣的。我們先來研究做圓周運動的物體的速度。★教學(xué)過程一、引入 師：同學(xué)們，在前面學(xué)習(xí)了曲線運動的基礎(chǔ)上，今天我們來一起學(xué)習(xí)一個比較有代表性的曲線運動：圓周運動。 師：改進版與原版有什么估點？ 生：得出的用來描軌跡的點的水平距離相等，根據(jù)平拋運動的特點，相鄰兩點間的時間間隔應(yīng)該是一樣的?？蓪⑿∏蚍庞诖颂幷{(diào)節(jié)到小球不會左右滾動即可。鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運動，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋出。方法2:用數(shù)碼照相機或數(shù)碼攝像機記錄平拋運動的軌跡 數(shù)碼相機大多具有攝像功能，每秒鐘拍攝約15幀照片。水平噴出的細水柱顯示平拋運動軌跡。 師：綜合大家的思想，為了驗證這個結(jié)論，實驗設(shè)計的方向是能夠觀察到從某高度H做平拋運動的物體豎直方向的運動跟從同一高度H自由下落的物體的運動情況相同。有條件的帶領(lǐng)學(xué)生做實驗，驗證學(xué)生的猜想。理論分析知平拋運動水平方向的運動規(guī)律是勻速直線運動。以此滲透刻苦學(xué)習(xí)、勤奮工作精神的美德教育。二、若沿斜面方向（x）和垂直于斜面方向(y)建立直角坐標(biāo)系呢x:初速度為加速度為的勻加速直線運動 y:類豎直上拋。 師：加速度是多少？ 生：大小為g，方向豎直向下。 【體會】：曲線運動上某點的速度方向為該點的切線方向。 師：對于一個曲線運動，我們可以用分解合成的方法將它分解成兩個直線運動。顧名思義就是說將物體以一定的速度水平拋出，不計空氣阻力。對于研究勻變速運動我們還是很有經(jīng)驗的。 師：本節(jié)課我們一起來研究一種常見的運動：拋體運動。5. 體會分運動與合運動是一種等效替換，體會等效思想在物理研究中的重要作用。（3）用CAI課件重新對比模擬上述運動（4）總結(jié)得到什么是分運動和合運動 a：紅蠟塊沿玻璃管在豎直方向的運動和隨管做的水平方向的運動，叫做分運動。知道運動的合成和分解的方法遵循平行四邊形法則【教學(xué)重點】對一個運動能正確地進行合成和分解【教學(xué)難點】具體問題中的合運動和分運動的判定。力是改變物體運動狀態(tài)的原因?！締栴}】：曲線運動中，物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化了嗎？【解析】：速度是運動狀態(tài)的標(biāo)志。 師：回答得很好！說明大家對標(biāo)量和矢量的概念已經(jīng)形成。 師：什么是曲線運動？ 生：顧名思義，就是運動軌跡是曲線的運動?！锝虒W(xué)重點1. 知道什么是曲線運動2. 知道曲線運動中速度的方向是如何確定的3. 理解物體做曲線運動的條件★教學(xué)難點1. 理解物體做曲線運動的條件★教學(xué)過程一、引入 師：同學(xué)們，在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了物體的一些運動規(guī)律，像勻速直線運動、勻變速直線運動等，并結(jié)合牛頓定律從動力學(xué)角度深入理解了運動與力的關(guān)系。 師：不錯，我這兒也有一些視頻，大家一起來看看播放引入視頻文件二、曲線運動【定義】：運動軌跡是曲線的運動?！咎嵝选浚何覀兤綍r所講的物體的運動方向就是指物體瞬時速度的方向。【牢記】：曲線運動是變速運動，有加速度。且合外力指向曲線彎曲的一側(cè)。（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程 1：合運動和分運動 （1）做課本演示實驗： a在長約80—100cm一端封閉的管中注滿清水，水中放一個由紅蠟做成的小圓柱體R（要求它能在水中大致勻速上?。?，將管的開口端用膠塞塞金。3. 。★教學(xué)難點1. 數(shù)學(xué)知識分析歸納拋體運動的規(guī)律，如運動軌跡方程，位移速度等。 師：既然不是勻變速，這就給我們的研究帶來了困難。【定義】：以一定的速度將物體拋出，忽略空氣阻力，只受重力，這樣的運動叫做拋體運動。 師：直線運動還是曲線運動？ 生：速度和合外力不在同一條直線上，做曲線運動。我們要求解物體某一時刻的速度，求解的是哪一個呢？ 生：是指物體的真實速度，合速度。下面我們以斜上拋運動為例進行研究。豎直上拋運動是一個對稱的運動，最大高度，時間 九、關(guān)于坐標(biāo)系的建立師：在剛才我們的研究中，我們都是選擇沿水平方向和豎直方向建立直角坐標(biāo)系，那是不是我們一定要研究水平方向和豎直方向建立坐標(biāo)系呢？師：不是的，坐標(biāo)系的建立是以方便研究問題為原則。通過對實驗過程的探究，掌握研究平拋運動規(guī)律的方法?！锝虒W(xué)過程 師：在上節(jié)課的學(xué)習(xí)中我們通過理論研究了解到平拋運動可以分解水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。為此我們?nèi)蓚€物體，一個物體A以某一速度在水平方向做勻速直線運動，另一個物體B以同樣速度為初速度做平拋運動，根據(jù)理論，結(jié)果應(yīng)該是AB兩物體水平方向的相對位置不變，如果兩物體出發(fā)點的水平坐標(biāo)相同，則在運動過程中AB兩物體始終處于同一豎直方向，即水平位置始終相同。兩樣請同學(xué)們設(shè)計一個實驗方案來驗證這個結(jié)論。 仔細體會這個實驗的設(shè)計原理，大家都來說說這個實驗觀察到的實驗結(jié)果應(yīng)該又是什么？ 生：觀察到的結(jié)果應(yīng)該是兩球同時落體，因為對于“同時”用眼睛不容易確定，但我們可以聽聲音，如果是一個聲音，說明同時落地。插入瓶中的另一根細管的作用，是保持從噴嘴射出水流的速度不變，使其不隨瓶內(nèi)水面的下降而減小。將描跡記錄紙襯墊一張復(fù)寫紙或打字蠟紙，緊貼記錄面板用壓紙板固定在面板上，使橫坐標(biāo)x軸在水平方向上，縱坐標(biāo)y軸沿豎直方向向下(若用白紙，可事先用鉛筆在紙上畫出x、y坐標(biāo)軸線)，并注意使坐標(biāo)原點的位置在平拋物體(鋼球)的質(zhì)心(即球心)離開軌道處。如圖所示。描點時，應(yīng)使視線與所描的點齊平?！锝虒W(xué)重點1. 線速度、角速度和周期的概念，線速度、角速度及周期之間的關(guān)系。大到地球繞太陽運動，小到電子繞原子核運動。教師聽取結(jié)論，不作評斷。從角度方面考慮得到的結(jié)論與從路程方面考慮得到的結(jié)論是不一樣的?！竟健? 【單位】:米每秒 m/s 師：線速度也有平均線速度與瞬時線速度之分。瞬時速度是t→0時的極限值。如無特殊說明，線速度均指瞬時線速度，瞬時線速度就是瞬時速度。 【定義】：做圓周運動的物體某段時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角與該段時間的比值叫做角速度。 師：那弧度與我們平時熟知的角度是如何換算的呢？比如180176。同學(xué)們能不能舉出一些日常生活中常見的周期性運動。 師：你知道什么是勻速圓周運動嗎？你能分別用線速度和角速度來描述勻速圓周運動的特點嗎？ 生：勻速圓周運動就是指物體均勻轉(zhuǎn)動，線速度處處大小相等，角速度大小也不變。2. 理解勻速圓周運動的加速度指向圓心，所以又叫做向心加速度。 師：勻速圓周運動是勻速運動嗎？ 生：不是，勻速圓周運動雖然線速度大小不變，但線速度方向一直在變化，所以勻速圓周運動是變速運動。這個方法的本質(zhì)還是矢量加減法則?！鱲與垂直。 師：做勻速圓周運動物體的線速度大小變了嗎？ 生：沒有。例關(guān)于北京和廣州隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，下列說法中正確的是（ BD ）A、它們的方向都沿半徑指向地心B、它們的方向都在平行赤道的平面內(nèi)指向地軸C、北京的向心加速度比廣州的向心加速度大D、北京的向心加速度比廣州的向心加速度小【解析】地球表面各點的向心加速度方向應(yīng)該指向各點做勻速圓周運動的圓心，所以首先必須找到地球表面各點做圓周運動的軌道，找出其圓心，即可以知道向心加速度的方向。(三) 情感態(tài)度與價值觀8. 通過親身的探究活動，使學(xué)生獲得成功的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生參與物理活動的興趣。★教學(xué)過程一、引入 師：同學(xué)們，在上節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們單純從運動學(xué)角度用公式對勻速圓周運動的加速度進行了研究，得到的結(jié)論是：勻速圓周運動的加速度大小為，方向總是與速度方向垂直，始終指向圓心。 ①地球繞太陽的運動可以近似看成勻速圓周運動，試分析做勻速圓周運動的物體（地球）所有受的合外力的特點。 【問題】：向心力是不是像重力、彈力、摩擦力那樣按性質(zhì)來命名的？如果是，那么它的施力物體是什么？如果不是，那它是按什么來命名的？ 【解析】：向心力不是按性質(zhì)命名的，它只是做勻速圓周運動的物體所受的合外力?！纠斡洝浚合蛐牧κ切ЧΓ皇前葱再|(zhì)命名的新的類型的力。受力分析如下圖FGθ【公式】:【單位】：N【方向】:總是與速度垂直，時刻指向圓心。力的作用效果可以物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，要討論力的作用效果，就是要討論在該力作用下物體的運動狀態(tài)是如何變化的。綜合來看就是這個力既改變速度大小，也改變速度方向。教師巡視，及時發(fā)現(xiàn)并記錄學(xué)生實驗過程中存在的問題。 師：那變速圓周運動的合外力應(yīng)該是怎樣的呢？ 生：變速圓周運動的合外力應(yīng)該既不指向圓心，也不與速度同一直線，而是成其它某一夾角，將其分解后切向與法向各分得一個分力，法向分力指向圓心，作用效果是改變速度方向，不改變速度大小，使物體做圓周運動；切身分力與速度同一直線，只改變速度大小，不改變方向。圖甲、乙、丙、丁分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時所受合力F的四種方向，你認為正確的是哪一個？FM