【正文】 N。3. 能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生活中的具體實(shí)例。我們下面來(lái)看一個(gè)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的視頻帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻：汽車(chē)轉(zhuǎn)彎翻車(chē) 師：視頻中的汽車(chē)沒(méi)能安全轉(zhuǎn)彎，幾乎是車(chē)毀人亡的結(jié)局。我們知道靜摩擦力是有一個(gè)最大值的，如果汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大到所需的向心力大于最大靜摩擦，即靜摩擦力無(wú)法提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，這時(shí)，汽車(chē)將必發(fā)生側(cè)移，不能夠安全轉(zhuǎn)彎。 師：如果不能完成上題的思考，對(duì)照下面我們以前完成的一道例題思考。 師：如果傾斜路面是光滑的，汽車(chē)能轉(zhuǎn)彎嗎？ 生：能，根據(jù)上面例題可知，即使沒(méi)有摩擦力，只靠重力與支持力的合力充當(dāng)向心力也可以做圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度是個(gè)定值,假設(shè)路面與水平面夾角為θ，則有 師：如果汽車(chē)轉(zhuǎn)彎速度大于這個(gè)值呢？或者小于這個(gè)值呢？ 生：如果大于這個(gè)值，則汽車(chē)向上滑，如果小于這個(gè)值，則向下滑。如下圖所示輪緣 師：如果鐵路彎道是水平的，那火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力由誰(shuí)來(lái)提供？ 生：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)有向外甩的趨勢(shì)，車(chē)輪與軌道間就會(huì)發(fā)生擠壓，是軌道對(duì)車(chē)輪的擠壓力提供了火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力。 師：科技是在進(jìn)步的，火車(chē)是會(huì)提速的，隨著火車(chē)的提速，舊的軌道會(huì)帶來(lái)越來(lái)越多的不便，因?yàn)榛疖?chē)每次經(jīng)過(guò)此段路面時(shí)都要減到規(guī)定速度，是很不方便的，所以要對(duì)軌道進(jìn)行改造。 師：重力和支持力誰(shuí)大？ 生：重力大，因?yàn)橹亓εc支持力的合力提供向心力，而向心力是指向圓心的，所以重力比支持力大。當(dāng)車(chē)速達(dá)到時(shí)，人速度也達(dá)到，計(jì)算后會(huì)發(fā)現(xiàn)該速度下座椅對(duì)人的支持力也是0，所以人也是完全失重狀態(tài)。 師：在失重狀態(tài)下，車(chē)是不容易控制的，所以過(guò)橋時(shí)不宜高速行駛。說(shuō)一說(shuō)：汽車(chē)在不在拱形橋的最高點(diǎn)或凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)能用上面的方法不解嗎？為什么？ 不能，受力情況不一樣，必須用變速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究。 生： 師：速度太大了是吧，汽車(chē)速度是絕對(duì)達(dá)不到的，所以大家也不要擔(dān)心汽車(chē)會(huì)飛起來(lái)。如果這個(gè)條件達(dá)不到，則物體將不能做圓周運(yùn)動(dòng)。離心運(yùn)動(dòng)有很多應(yīng)用。在水平公路上行駛的汽車(chē)，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車(chē)輪與路面間的靜摩擦力提供的，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需的向心力大于最大靜摩擦力，汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)而造成事故。 ③師：如果外界提供的力大于物體圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，會(huì)怎樣？ 生：物體將做向圓心靠近的曲線運(yùn)動(dòng)。七、幾個(gè)重要圓周運(yùn)動(dòng)模型Fmg①輕繩系一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)的。力是相互的, 一個(gè)實(shí)際存在的力，總是既有施力物體，若其受離心力作用，哪個(gè)物體是施力物體呢？顯然，我們找不出施力物體，故并不存在這種離心力，離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槲矬w要維持自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而發(fā)生的，即慣性。水泥管道和水泥電線桿的制造也可以用這種離心制管技術(shù)。但在冰面上時(shí)，冰面上的摩擦力不足以提供其轉(zhuǎn)彎所需的向心力，所以會(huì)打滑。 師：回答得很好，所以我說(shuō)，在失重狀態(tài)下是很危險(xiǎn)的，沒(méi)有外界物幫助，自己控制不了自己的運(yùn)動(dòng)的。汽車(chē)和汽車(chē)?yán)锏娜宋锏染吞幱谕耆е貭顟B(tài)，這時(shí)候地球這座拱橋就“形同虛設(shè)”了，汽車(chē)就是衛(wèi)星一樣繞著地球轉(zhuǎn)了。 師：回答得很好，這里我要告訴大家，如果過(guò)凹形橋速度過(guò)大也是很危險(xiǎn)的，超重狀態(tài)下人的血液會(huì)向下，嚴(yán)重會(huì)造成大腦缺血，出現(xiàn)昏厥現(xiàn)象。 師：這位同學(xué)回答得非常好，在電影里我們經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到，當(dāng)車(chē)速達(dá)到一定值后，汽車(chē)就會(huì)飛離橋面。 師：當(dāng)汽車(chē)在橋頂達(dá)到速度時(shí)，此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋面的壓力為0，這是一種什么狀態(tài)？ 生：完全失重狀態(tài)。師：下面我們來(lái)分析質(zhì)量為m 的汽車(chē)以v通過(guò)半徑為r的圓弧橋面最高點(diǎn)時(shí)的受力情況，思考汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源。所以鐵路的拐彎處對(duì)車(chē)速都有限制。如下圖 師：在研究火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力來(lái)源之前我們必須先研究火車(chē)車(chē)輪與鐵軌的構(gòu)造，這與汽車(chē)在地面上靜摩擦力提供向心力肯定是不一樣的。 師：現(xiàn)在大家應(yīng)該得到結(jié)論了吧。 師：請(qǐng)大家討論一下這樣做的原因，畫(huà)出受力分析圖并思考汽車(chē)轉(zhuǎn)彎向心力的來(lái)源。 師：汽車(chē)安全轉(zhuǎn)彎的條件是什么？ 生：汽車(chē)要想安全轉(zhuǎn)彎，靜摩擦力必須能夠提供向心力。二、鐵路的彎道 師：生活中我們會(huì)見(jiàn)到各類(lèi)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，如汽車(chē)轉(zhuǎn)彎、火車(chē)轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)轉(zhuǎn)彎等。例如圖所示，在光滑水平面上繞繩的另一端做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求繩對(duì)小球需施多大拉力？【解析】：小球沿半徑等于繩長(zhǎng)的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)向心力公式，所需向心力的大小為：NGF　　運(yùn)動(dòng)中，小球受到豎直向下的重力G，豎直向上的水平面支持力N和沿繩指向圓心的繩的拉力F，如圖所示，這三個(gè)力的合力提供了小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，由于其中重力G和支持力N為一對(duì)平衡力，因此實(shí)際由繩的拉力為小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，為此繩對(duì)小球需施拉力的大小為 N． 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)★教學(xué)目標(biāo)(一) 知識(shí)與技能1. 知道向心力是圓周運(yùn)動(dòng)的物體半徑方向的合力，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)。③ 變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不等于向心力，不指向圓心。課后實(shí)驗(yàn)：“做一做”教師指導(dǎo)學(xué)生兩人一組，完成課本 “做一做”欄目中的實(shí)驗(yàn)，自己感受向心力的大小。教師點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。從這個(gè)結(jié)論我們可以看到：當(dāng)力與速度同一直線時(shí)，力只改變物體速度的大小，不改變速度的方向。靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。 【解析】：重力、繩子拉力。搬運(yùn)工是個(gè)角色名稱(chēng)，只要做的是這個(gè)工作，它就可以冠以搬運(yùn)工的名。合外力為靜摩擦力，方向指向圓心。 師：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力真的指向圓心嗎？下面我們結(jié)合幾個(gè)實(shí)例體會(huì)驗(yàn)證一下這個(gè)結(jié)論?！锝虒W(xué)難點(diǎn)1. 理解向心力的概念和公式的建立。7. 經(jīng)歷從勻速圓周運(yùn)動(dòng)到變速圓周運(yùn)動(dòng)再到一般曲線運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)解決問(wèn)題從特殊到一般的思維方法。①在y=kx這個(gè)關(guān)系式中，說(shuō)y與x成正比，前提是什么？②自行車(chē)的大車(chē)輪，小車(chē)輪，后輪三個(gè)輪子的半徑不一樣，它們的邊緣上有三個(gè)點(diǎn)A、B、C，其中哪兩點(diǎn)向心加速度的關(guān)系適用于“向心加速度與半徑成正比”，哪兩點(diǎn)適用于“向心加速度與半徑成反比”？ABC例說(shuō)法正確的是（C）A. 向心加速度越大，物體速率變化越快B. 向心加速度大小與軌道半徑成反比?！径x】：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度由于指向圓心，又叫做向心加速度。由圖可知，當(dāng)時(shí)間間隔t取值越來(lái)越小時(shí)，θ越來(lái)越小，越接近于0；α越來(lái)越大，越接近于90176。 速度變化量：如圖 ABθθAB 由圖知的大小與A或B的速度大小相等，為 ,方向是左下方與豎直方向夾角30176。★教學(xué)難點(diǎn)1. 從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度理論推導(dǎo)加速度的公式2. 加速度公式的基本應(yīng)用。但由于現(xiàn)實(shí)中許多物體的運(yùn)動(dòng)接近這種運(yùn)動(dòng)，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)這種模型又具有一定的實(shí)際意義?！径x】：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)周期性運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。【單位】:轉(zhuǎn)每秒 r/s 轉(zhuǎn)每分 r/min【注意】:轉(zhuǎn)速不是國(guó)際單位制單位，運(yùn)算時(shí)往往要把它們換算成弧度每秒。 師：對(duì)，回答得很好。 師：為了描述BC在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角度變化快慢的不同，物理學(xué)中引入一個(gè)量來(lái)描述它。（曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，用作圖來(lái)分析，多多讓學(xué)生體會(huì)極限思想）師：其三、為了詳細(xì)研究圓周運(yùn)動(dòng)，在實(shí)際應(yīng)用中我們考慮得較多是瞬時(shí)線速度，很少去考慮平均線速度，因?yàn)樗荒艽篌w地描述平均運(yùn)動(dòng)快慢。 見(jiàn)上圖，兩物體同時(shí)從A點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，甲到了B點(diǎn)，乙到C點(diǎn)，均未走完一圈，則：①甲乙誰(shuí)的平均線速度大？ 甲乙 ②甲乙誰(shuí)的平均速度大？乙【結(jié)論】：用平均速度無(wú)法準(zhǔn)確描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在弧長(zhǎng)方面的運(yùn)動(dòng)快慢。 師：為什么叫線速度？因?yàn)槲覀兪菑膬蓚€(gè)方面考慮物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，為了區(qū)分，我們把從弧長(zhǎng)方面考慮得到的速度叫做“線速度”，把從角度方面考慮得到的速度叫做“角速度”。 師：這位同學(xué)回答得很好，一針見(jiàn)血。如下圖：ABC 師：當(dāng)自行車(chē)在行駛時(shí)，圖中ABC三點(diǎn)做的是圓周運(yùn)動(dòng)嗎？ 生：不是，ABC三點(diǎn)相對(duì)于地面做的不是圓周運(yùn)動(dòng)，但如果以自行車(chē)架為參考系，則ABC三點(diǎn)做的是圓周運(yùn)動(dòng)。 師：那同學(xué)們能不能從日常生活中舉出一些實(shí)例呢？學(xué)生舉例，老師予以肯定，生活中圓周運(yùn)動(dòng)的例子太多了 師：同學(xué)們回答得很好。如果是，說(shuō)明物體做的是平拋運(yùn)動(dòng)。（５）每次從同一高度無(wú)初速釋放小球。變更定位板的位置，即可改變鋼球平拋的初速度，按上述實(shí)驗(yàn)操作方法，便可打出另一系列跡點(diǎn)。方法3:斜面、小槽、小球等實(shí)驗(yàn)儀器(實(shí)驗(yàn)室最常用的一種方法)實(shí)驗(yàn)圖如下：將平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的拋射端處于水平位置。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。用小錘打擊彈簧金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落。二、豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 師：接著我們研究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。大家共同討論。2. 如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3. 能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得到物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，能夠?qū)ζ綊佭\(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行研究得到結(jié)論。 師：因?yàn)槭乔€運(yùn)動(dòng)，我們可以用分解合成的方法將它分解成兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)。水平位移由高度h和初速度共同決定?！纠斡洝浚浩綊佄矬w運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線。 師：是勻變速嗎？ 生：是的。 師：既然一定條件下空氣阻力影響可以忽略，那我們就可以忽略次要因素，抓住主要因素。 師：要研究這們的運(yùn)動(dòng)，就必須對(duì)物體進(jìn)行受力分析，這些被拋出的物體在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到幾個(gè)力的作用？ 生：重力、空氣阻力?！锝虒W(xué)重點(diǎn)1. 平拋運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律2. 分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律——運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法。知道平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，加速度為g。知道合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是同時(shí)發(fā)生的，并且互不影響。演示實(shí)驗(yàn)2：一斜面裝置放在水平桌面上．在斜面頂端放置一鋼球，放開(kāi)手讓鋼球自由滾下，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動(dòng)情況，記住鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡．【觀察】：鋼球做直線運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減?。窘馕觥浚轰撉蚴茇Q直向下的重力，豎直向上的支持力，還受到滑動(dòng)摩擦力的作用．摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，但與運(yùn)動(dòng)方向相反．在剛才實(shí)驗(yàn)中，鋼球的運(yùn)動(dòng)路徑旁邊放一塊磁鐵，重復(fù)剛才的實(shí)驗(yàn)操作，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動(dòng)情況．【觀察】：鋼球傲曲線運(yùn)動(dòng)．【解析】：鋼球受豎直向下的重力，豎直向上的支持力，與運(yùn)動(dòng)方向相反的滑動(dòng)摩擦力的作用，此外還受到磁鐵的吸引力．引力的方向隨著鋼球的運(yùn)動(dòng)不斷改變，但總是不與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上．如果小球本來(lái)是靜止的，在它的任何一個(gè)方向放上磁鐵，那小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)呢？【觀察】：鋼球?qū)⒀刂Φ姆较蜃黾铀僦本€運(yùn)動(dòng)。物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向在不斷變化，所以曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化。其實(shí)不管對(duì)于什么樣的運(yùn)動(dòng)，瞬時(shí)速率的定義就是瞬時(shí)速度的大小。還有就是我們?nèi)粘Ｉ钪幸?jiàn)到的擲鉛球、鐵餅。第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)★教學(xué)目標(biāo)1. 知道什么是曲線運(yùn)動(dòng)2. 知道曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是如何確定的，理解曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。 生：從微觀來(lái)講，電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，從天體運(yùn)動(dòng)來(lái)講，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。 師：瞬時(shí)速度與瞬時(shí)速率的關(guān)系怎樣？ 生：瞬時(shí)速度的大小就是瞬時(shí)速率。大小和方向中任何一個(gè)變化了，速度均發(fā)生了變化。即物體的運(yùn)動(dòng)由速度與合外力共同決定豎直上拋過(guò)程：速度向上，合外力向下，向上做減速直線運(yùn)動(dòng)豎起下拋過(guò)程：速度向下，合外力向下，向下做加速直線運(yùn)動(dòng)由靜止下落：豎直向下加速直線運(yùn)動(dòng)其它任意角度拋出：曲線運(yùn)動(dòng)結(jié)論：合外力與速度同一直線，做直線運(yùn)動(dòng)，同向加速，反向減速；合外力與速度不在同一直線，做曲線運(yùn)動(dòng)。新課講解 （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)與技能 在具體問(wèn)題中知道什么是合運(yùn)動(dòng)，什么是分運(yùn)動(dòng)。 b：合運(yùn)動(dòng)的（位移、速度）叫做合（位移、速度） 分運(yùn)動(dòng)的（位移、速度）叫做分（位移、速度） 運(yùn)動(dòng)的合成和分解： （1） （2）運(yùn)動(dòng)的合成和分解遵循平行四邊形法則 拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律★教學(xué)目標(biāo)(一) 知識(shí)與技能1. 知道什么是拋體運(yùn)動(dòng)，什么是平拋運(yùn)動(dòng)。7. 通過(guò)用運(yùn)動(dòng)分解合成將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)化繁為簡(jiǎn)的物理研究過(guò)程，感受物理學(xué)的奇妙。將物體以任意角度拋出，比如壘球，鐵餅，標(biāo)槍等。像剛才講的壘球，鐵餅，標(biāo)槍等在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力的影響就可以忽略。 師：平拋運(yùn)動(dòng)受力情況怎樣？ 生：只受重力。水平方向x豎直方向y 加速度a 初速度0g0 速度為 的勻速直線運(yùn)動(dòng) 速度為自由落體運(yùn)動(dòng)③根據(jù)兩分運(yùn)動(dòng)方向各自的速度及加速度分析兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)方向各自對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 三、平拋運(yùn)動(dòng)物體的位置 師：平拋運(yùn)動(dòng)任一時(shí)刻的位置如何確定？ 生：水平方向勻速，t時(shí)間內(nèi)的位移為，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)，t時(shí)間內(nèi)位移為，所以任一時(shí)刻的位置坐標(biāo)為（，） 師：t時(shí)間內(nèi)的位移如何計(jì)算？ 生： 與水平方向夾角四、平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡 師：我們已經(jīng)知道平拋運(yùn)動(dòng)物體任一時(shí)刻的位置坐標(biāo)，那xy間的關(guān)系式是怎樣的，它們描述的函數(shù)圖象即物體的運(yùn)動(dòng)軌跡又是怎樣的？ 生：任一時(shí)刻有：函數(shù)圖象是一條拋物線 師：其實(shí)數(shù)學(xué)中拋物線的名稱(chēng)就是這樣得來(lái)的。水平方向勻速運(yùn)動(dòng)豎直方向自由落體需要知道x和只要知道h就行【牢記】：只要知道了下落高度，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就確定了。 師：所以平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。2. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論，加強(qiáng)感官印象，加深對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的理解?！锝虒W(xué)重點(diǎn)1. 如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生思考討論，5分鐘后，請(qǐng)各組派一個(gè)代表發(fā)言。（平拋與勻速直線運(yùn)動(dòng)的比較） 【實(shí)驗(yàn)表明】:平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是勻速直線運(yùn)動(dòng)。 師：根據(jù)這個(gè)思想，我這里有個(gè)實(shí)驗(yàn)案例供大家參考。 師：為了獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，我這里提供幾種方法供同學(xué)們自己選擇方法1：用水流研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)如圖，倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開(kāi)口的細(xì)管，其中一根彎成水平，