［学习目标定位］i.
知道向心力由一个力或几个力的合力提供，会分析具体问题中的向
心
力来源.2.能用匀速圆周运动规律分析、处理生产和生活中的实例.3.知道向心力、向心加速度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.
知识储备区
一、过山车问题
1.向心力：过山车到轨道顶部4时，如图1所示，人与车作为一个整体，所受到的向心力是重力〃泌艮轨道对车的弹力A的合力,即R、\=抨+睥.如图所示，过山车在最低点8向心力尸向=.\j mg.
2.临界速度：
当A—0时，过山车通过圆形轨道顶部时的速度最小，雁界=寸苏
(1)，=施界时，重力恰好等于过山车做圆周运动的向心力，车不会脱离轨道.
(2)代而界时，所需向心力小于车所受的重力,过山车有向下脱离轨道的趋势.
(3)心咖界时，弹力和重力的合力提供向心力,车子不会掉下来.
二、转弯问题
1.自行车在水平路面转弯，地面对车的作用力与重力的合力提供转弯所需的向心力.
2.汽车在水平路面转弯，所受静摩擦力提供转弯所需的向心力.
3.火车转弯时外轨高于内轨,如图2所示，向心力由支持力和重力的合力提供.
学案周运动的案例分析
N
图
2
学习探究区
一、分析游乐场中的圆周运动
［问题设计］
游乐场中的过山车能从高高的圆形轨道顶部轰然而过，车与人却掉不下来，这主要是因为过山车的车轮镶嵌在轨道的槽内，人被安全带固定的原因吗？
答案不是.
［要点提炼］
竖直平面内的“绳杆模型"的临界问题
1.轻绳模型（如图3所示）
图3
（1）绳（内轨道）施力特点：只能施加向下的拉力（或压力）.
2
V
（2）在最高点的动力学方程7+ 〃护板.
2
（3）在最高点的临界条件7=0,此时昵=帽,则v= 拆.
%1福，拉力或压力为零.
%1分履时，小球受向王的拉力或压力.
%1心/冰时，小球不能（填“能”或“不能”）到达最高点. 即轻绳的临界速度为雁=寸盘
2.轻杆模型（如图4所示）
图4
（1）杆（双轨道）施力特点：既能施加向下的拉力，也能施加向上的支持力.
（2）在最高点的动力学方程
2
V
当〉＞疆耐，A+/ng=i邙,杆对球有向下的拉力，且随亿增大而增大.
2
当＞=寸赢寸，〃/户板，杆对球无作用力.
2
_ V_
当v＜y［g^i. mg—N=iR,杆对球有向上的支持力.
当r=0时，mg=N,球恰好能到达最高点.
(3)杆类的临界速度为咖=Q
二、研究运动物体转弯时的向心力
［问题设计］
骑自行车转弯时，车与人会向弯道的内侧倾斜，你知道其中的原因吗？
答案骑自行车转弯时，车和人需要向心力，车与人向弯道的内侧倾斜，就是为了使地面对人的作用力倾斜，这样它与重力的合力提供车与人做圆周运动的向心力.
［要点提炼］
1.自行车在转弯处，地而对自行车的作用力与重力的合力提供向心力.其表达式为性
2 2
V V
tan右=〃冗即tan。=林自行车倾斜的角度与自行车的速度和转弯半径有关.
2
V
2.汽车在水平路面上转弯时，地面的静麾捧力提供向心力，其表达式为f=〃房.由于地
面的静摩擦力不能大于最大静摩擦力，因此汽车在转弯处的速度不能大于寸顽
3.火车转弯
(1)向心力来源：在铁路的弯道处，内、外铁轨有高度差，火车在此处依据规定的速度行驶，转弯时，向心力几乎完全由重匹和支挂力A的合力提供，即a_.
2
(2)规定速度：若火车转弯时，火车轮缘不受轨道侧压力，则秋rtan <7=—故处=
寸g/Nan Q,其中/i为弯道半径，。为轨道所在平面与水平而的夹角，，。为弯道规定的速度.
%1当7=用时，昂=凡即转弯时所需向心力等于支持力和重力的合力，这时内、外轨均无侧压力,这就是设计的限速状态.
%1当r>处时，FQF,即所需向心力大于支持力和重力的合力，这时外轨对车轮有侧压力，
以弥补向心力不足的部分.
%1当代皿时，&KF,即所需向心力小于支持力和重力的合力，这时也勉对车轮有侧压力，
以抵消向心力过大的部分.
说明：火车转弯时受力情况和运动特点与圆锥摆类似.
典例精析
一、竖直而内的“绳杆模型”的临界问题
例1如图5所示，在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1 g的小球，试管的开口端与水平轴伤至接.试管底与仍目距5 cm,试管在转轴带动下在竖直平面内做匀速圆周运动.求:
U7
图5
(1)转轴的角速度达到多大时，试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍？
(2)转轴的角速度满足什么条件时，会出现小球与试管底脱离接触的情况？(g?取10 m/s 2)
解析(1)当试管匀速转动时，小球在最高点对试管的压力最小，在最低点对试管的压力最大.
在最高点：F\~\~川赤R
在最低点：F?—"R
联立以上方程解得?= W #=20 rad/s.
(2)小球随试管转到最高点时，当/〃g>/〃折闹，小球会与试管底脱离，
即3〈书
答案见解析
例2如图6所示，质量为湖勺小球固定在长为/的细轻杆的一端，绕轻杆的另一端碓竖直平面内做圆周运动.球转到最高点时，线速度的大小为\仔，此时()
"V、、、、
/ 、
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9 \
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*0 :
I /
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、、、—/
图6
1
A.杆受到亏〃房的拉力
B.杆受到祈溜的压力
3
C.杆受到初77g1的拉力
3
D.杆受到初制的压力
解析以小球为研究对象，小球受重力和沿杆方向杆的弹力，设小球所受弹力方向竖直
向下，则N+mg=~,将/=刃弋入上式得片一割g,即小球在，点受杆的弹力方向向上, 大小为公&，由牛顿第三定律知杆受到初〃宕的压力.
答案B
二、交通工具的转弯问题
例3铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的，己知内、外轨道平面与水平面的夹角为私如图7所示，弯道处的圆弧半径为若质量为〃仍火车转弯时速度等于展W, 则（）
车轮
.内轨
A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
c.这时铁轨对火车的支持力等于;^3
D.这时铁轨对火车的支持力大于cos 0
2 V
解析由牛顿第二定律卢合=〃房，解得R = 〃&tan 。，此时火车受重力和铁路轨道的支
持力作用，如图所示，A4os。=略则A——,内、外轨道对火车均无侧向压力，故C 正确，A、B、D错误.
答案C
课堂要点小结
游乐场中的
圆，周运动
「过山车最高点向心力:重力和轶道弹力的合力
圆周运珈坤案例分析轻绳模型最高点临界情况与过山车类似
v= 0 时9 N= nig
轻杆模型最高点临界情
况'
0 gRfl 寸，N= 0 4 >6了时，杆产生拉力旦随旬增大而 、增大且向下 「自行车转弯:地面的作用力与重力的合力提供 转 wj 向 题 向心力 汽车转弯:地面的静摩擦力提供向心力 3= 刷面3,支持力与重力的合力火车转弯=、提供监里 。如夕卜轨有9单力 内轨有弹力 学案 4 习题课: i/= 时,N=0 ?u>面寸9 N向下,M , F向|. ［学习目标定位］i.熟练掌握圆周运动各物理量的关系以及向心力、向心加速度的公式. 2.会分析圆周运动所需向心力来源. 3.会分析圆锥摆在水平面内的圆周运动. 4.会分析汽车过拱(凹)形桥问题. 知识储备区 1.描述圆周运动的各物理量之间的关系 2 n R (1)线速度八角速度刃以及周期泛间的关系：v=~j~=^R. (2)角速度Q与转速〃的关系：0 = 2"(注:〃的单位为r/s). 2.匀速圆周运动的特点 (1)线速度的大小不变,方向时刻改变. (2)向心力大小不变,方向始终指向圆心. (3)向心加速度大小不变,方向始终指向圆心. 3.向心力 (1)来源：向心力是根据力的效果命名的,它可以是弹力，可以是摩擦力，也可以是几个力的合力或某个力的分力. K 2” (2)大小：F= iii~p= m(^R= r )2R. 时 2 n 运动 4.向心加速度的大小：打=万=( T)'R. 学习探究区 一、描述圆周运动的各物理量间的关系 2 n 描述圆周运动的物理量有线速度、角速度、周期、转速等，它们之间的关系为：^=~ 2 n =2JIZ7, /= q/u丁/?=2兀"〃，这些关系不仅在物体做匀速圆周运动时适用，在变速圆周 运动中也适用，此时关系式中各量是瞬时对应的. 例1如图1所示，光滑的水平面上固定着一个半径逐渐减小的螺旋形光滑水平轨道，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，下列物理量中数值将减小的是() A.周期 B.线速度 C.角速度 D.向心加速度 解析轨道对小球的支持力与速度方向垂直,轨道的支持力只改变速度的方向不改变速度的大小，即小球的线速度大小不变，故B错误；根据『=口尸，线速度大小不变，转动半径 2 n 减小，故角速度变大，故C错误；根据7=；,角速度增大，故周期减小，故A正确；根据a =；转动半径减小，故向心加速度增加，故D错误. 答案A 二、向心力的来源分析 向心力可以是弹力、摩擦力，也可以是物体受到的合外力或某个力的分力，但只有在匀速圆周运动中，向心力才等于物体所受的合外力，在变速圆周运动中，向心力不等于物体所受的合外力. 例2如图2所示，在粗糙水平板上放一个物块，使水平板和物块一起在竖直平而内沿逆时针方向做匀速圆周运动，次为水平直径，。为竖直直径，在运动中木板始终保持水平，物块相 对于木板始终静止，贝U() ■ ! , \ : / '、、:/ d 图2 A.物块始终受到三个力作用 B.物块受到的合外力始终指向圆心 C.在c、（柄个位置，支持力A有最大值，摩擦力演零 D.在a、力两个位置摩擦力提供向心力，支持力A—〃名 解析物块在竖直平面内做匀速圆周运动，受到的重力与支持力在竖直方向上，c、d 两点的向心力可以由重力和支持力的合力提供，其他时候要受到摩擦力的作用，故A错误；物块在竖直平面内做匀速圆周运动，匀速圆周运动的向心力指向圆心，故B正确. 设物块做匀速圆周运动的线速度为物块在捆位置摩擦力/为零，在。点有N=mg 〃汕川/一丁，在d沸Nd=mg+F，故在W立置A有最大值，C错误. Nr"--*、、 〃汕在引立置受力如图，因物块做匀速圆周运动，故只有向心加速度，所以有N=mg.f=~J, 同理0位置也如此，故D正确. 答案BD 三、汽车过桥问题 1.汽车过拱形桥（如图3） 图3 汽车在最高点满足关系：〃&—A—〃房，即A—〃妙一〃房. ⑴当/=履时，A-0. ⑵当0W v （3）当-〉伽寸，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生危险. 2.汽车过凹形桥（如图4） 汽车在最低点满足关系：A」〃官=一万，即A—〃妙+了. 由此可知，汽车对桥而的压力大于其自身重力，故凹形桥易被压垮，因而实际中拱形桥多于凹形桥. 例3如图5所示，质量///=2.0X104 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20 m.如果桥面承受的压力不得超过3.0X105 N, g取10 m//, 则： (1)汽车允许的最大速度是多少？ (2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？ ^2解析(1)汽车在凹形桥最低点时存在最大允许速度，由牛顿第二定律得：N—mg=in^ 代入数据解得r= 10 m/s. (2)汽车在凸形桥最高点时对桥而有最小压力，由牛顿第二定律得：〃妙一氏=才, 代入数 据解得Ai = lX105 N. 由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力等于IO, N. 答案(1)10 m/s (2)1X1O5 N 四、水平而内的圆周运动的常见模型一一圆锥摆 1.运动特点：如图6所示在水平面内做匀速圆周运动. 2.向心力分析：绳的拉力和重力的合力(或者说绳的拉力在水平方向的分力)提供向心 3.类似的装置(如图7) 2 V =ni 3 R — ////^―做?, gR tan 〃和 a = g 7?tan 〃知 Q *、 3R,故 A 正确， B 错误. mg ?飞机 \ / 、、 在水平面上G 图7 例4如图8所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球4和反 在 不同的水平面内做匀速圆周运动，以下物理量大小关系正确的是（） A. 速度心> Vfl B. 角速度SA 3夕 C. 向心力F A >F B D. 向心加速度伽 〃7g _____ 解析 如图所示，设漏斗的顶角为2。,则小球的合力为尸合=Lan 们由昂= %=Lan 9 知向心力 F\=凡,向心加速度a A =a fh 选项C 、D 错误；因RA" 又由于r 答案A 图 8 运动时和水平冰面的夹角约为30° ,重力加速度为估算该女运动员（） 自我检测区 1.（圆周运动各物理量的关系）如图9所示，靠摩擦传动匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑，大轮的半径是小轮的2倍，A、8分别为大小两轮边缘上的点，则轮上4、硒点（） 图9 A.线速度的大小相等 B.角速度相等 C.向心加速度相等 D.周期相等 答案A 解析两轮子靠摩擦传动，线速度大小相等，故A正确；线速度大小相等，大轮的半径是小轮的2倍，根据/=",可知小轮的角速度是大轮的2倍，故B错误；线速度大小相等， 大轮的半径是小轮的2倍，根据可知：小轮的向心加速度是大轮的2倍，故C错误；线速 2 H r 度大小相等，大轮的半径是小轮的2倍，根据v=7可知，大轮的周期是小轮的2倍，故D 错误. 2.（向心力来源分析）如图10所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉 着的女运动员离开地而在空中做圆锥摆运动的精彩场而，目测体重为G的女运动员做圆锥摆 图］0 A.受到的拉力约为? B.受到的拉力约为2。 C.向心加速度约为3g D.向心加速度约为2g 答案B 解析女运动员做圆锥摆运动，女运动员受到重力、男运动员对女运动员的拉力凡竖直方向合力为零，由外in 30° =G,解得F=2G,故A错误，B正确. A. 15 m/s 水平方向的合力提供匀速圆周运动的向心力，有脱 OS 30° =*即2〃妙OS 30° =/// 3. （汽车过拱形桥）如图11所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10 ni/s 时，车对桥顶 的 3 压力为车重力的不如果要使汽车在桥而上行驶至桥顶时不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶 的速度大小应为（） 图11 B. 20 m/s C. 25 m/s D. 30 m/s 答案B 3 〃汕 解析当汽车通过拱桥顶点时，汽车受重力和桥的支持力〃咳一彳〃求得”=40 m； 汽车在粗糙桥而行驶时不受摩擦力就是汽车不受桥对它的支持力，即汽车的重力提供向心 出/ 2 力，由〃宕=—得俨=20 m/s. 4. （圆锥摆模型）长为Z 的细线，拴一质量为〃利小球，一端固定于。点，让其在水平 面内 做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图12所示.当摆线￡与竖直方向的夹角 为。时，求： 图12 （1） 线的拉力凡 （2） 小球运动的线速度的大小； （3） 小球运动的角速度及周期. 吨 _____________ 答案（l ）cos （I ⑵寸此tan asin a I Leos o 2n 解析（1）小球受拉力和重力，其合力充当向心力, JpCOS CI = og, mg ^=cos a ? (2)晶=顾an a =叱sin Q v=y/gLtan a sin a. v y/g/’tan〃sin Q / g 2 兀/Leos Q (3)0 = /户Zsin Q=A/ Zcos a， 7=刃=2 Ji A/ g “自由落体运动”教学案例设计流程图 四、教学过程设计 gt gt 五、教学案例反思 这是我上的一节校内公开课，试用课改精神，创设物理情景，让学生自主学习、主动参与、动手实验中学习知识，充分调动学生学习兴趣和积极性，同时在分组实验中充分体现了合作探究的精神。从课堂上来看：一、学生喜欢观察物理情景，也喜欢表达自己的看法，多数学生积极参与讨论和交流。二、自主实验探究过程中，我叫同学们进行猜想和设计实验，他们很活跃，想法也不少，由于本节课授课时间是两个课时，而公开课只有一节课的时间，为了猜想更有条理性、目的性，体现新课改的重过程突出效果，先采用阶梯法，再引导学生利用S—t图象、S—t2图象以及V—t图象法验证猜想是否正确。后面的实验数据处理对学生来说难度比较大，虽然我有提示和引导，但是仍有少数学生未能掌握。 整个课堂教学中，改变了重知识传授、轻学习过程的传统教学方法，利用物理情景与实验探究相结合，让学生人人参与，主动探究，真正在课堂上动起来。在过去的课堂中，我们总是怕学生能力不够，不敢让学生自己探究，但事实上学生的能力还是很强的，我们要相信学生，这样才能调动学生学习的主动性。 当然在这节课中我也发现一些问题： （1）有少数学生动手能力差，个别女生不敢放手做实验。 （2）学生处理数据能力和作图能力掌握不够，所以在实验当中有些组未能完成实验。 （3）学生基础相差比较大，并且是平行班，所以还要从基础上进一步的提高学生探究能力，包括猜想能力、设计实验能力、动手能力、数据处理能力、作图与实验分析能力。 六、教学案例总结 上课前播放落体运动情景（伴有背景音乐），创设情景，激发学生的学习兴趣和求知欲望。从学生的“测反映时间游戏”引入来创设问题情景，建立问题期待，能有效地激发学生学习的动机。从生活情景中构建物理情景，有利于学生将所学的科学知识与社会、生活实际相联系；增加“轻的物体（薄纸团）比重的物体（硬纸片）下落快”的实验设计使得实验探究更全面；电脑动画课件仅是对教学起辅助作用。整堂课的设计体现了课程改革的理念：“学生是知识的构建者”、“教室是师生之间交往、互动的舞台”、“教室是传授知识的场所，更应该是探究知识的场所”。 《匀速圆周运动》教学案例 蔡之刚 一、课程设计背景 这是一节概念课，内容多且抽象，不好上。如果按照传统的上法，将是一节乏味的概念课。新课程将这一节课的内容作了一些整合，首先在导入过程运用在南极附近通过慢速曝光得到的星空照片和游乐场的过山车，说明了身边的圆周运动，接着通过运用较多的实验器材配合概念教学，既增强了学生对概念的理解，又增加了课堂的情趣。我在处理这一节内容时，除了根据教材要求，运用“过山车模型”替代游乐场的过山车导入外，还视实验室的具体情况采用其他的替代实验进行演示。但我认为采用教材的导入还不够，若能增加“水流星”的实验导入将会引起学生更大的兴趣。如果真是这样的话，那么这节课将成功一半。基于这样的想法，我在设计时就将“水流星”的实验增加到导入过程里了。 二、教学过程 上课时，我按照设计好的顺序，首先引导学生观看在南极附近通过慢速曝光得到的星空照片，体会地球的圆周运动，接着通过“过山车模型”说明了游乐场过山车的圆周运动。我发现学生的好奇心开始被激发起来，但还没有达到高潮。这时我拿出了自制的“水流星”装置问：“哪位同学上来表演水流星？”，在大家的推举下，一位同学大胆地走上讲台，在没有任何指点的情况下表演了“水流星”。由于缺乏经验，该同学在收回“水流星”装置时，不小心将“水流星”中的水洒了一半到地上，引起了同学们的一阵笑声。该同学有些不好意思，有退缩的表现。这时我鼓励他要大胆表现自己，要勇于克服困难。在我的指导下，该同学将“水流星”装置重新装满水，再次进行了表演。这次表演“水 流星”中的水洒了一点点到地上，只引起同学们轻微的叹息声。接着，我将“水流星”从他的手中接过来亲自表演，并将有关方法向同学们阐述清楚。当表演即将结束时，我照着“水流星”的惯性顺势一带，“水流星”便稳稳当当地停了下来，一滴水都没掉出来。表演获得了圆满成功，全体同学报以热烈的掌声，课堂气氛达到了高潮，同学们的注意力完全被吸引到课程内容上。接下来可想而知，整堂课上得非常活。 三、反思与评价 我对这一堂课有两个想不到，第一个想不到的是我在导入过程增设“水流星”的实验，原本是要增加一些课堂气氛，没想到课堂气氛会那么热烈。第二个想不到的是原本很枯燥的概念课会上得那么活。 新课程提出“知识与技能”，即学习物理的概念、定律、模型、理论及实验技能等，认识物理科学对社会的影响；“过程与方法”，即经历科学探究的过程，动手实验，学习科学方法，体会科学思想，形成自主学习的能力；“情感态度与价值观”，即培养学习物理的兴趣与激情，感受自然的和谐与奇妙，领悟其中的意义，养成科学精神与科学态度的“三维目标”，在“三维目标”中必须以“知识与技能”为载体，重视“过程与方法”的体验，关注“情感态度与价值观”的熏陶。 为了在课堂教学中顺利地实现三维目标，必须首先要创设问题情境，为教学问题创造良好的教学氛围，这样可以引起学生对教学内容的兴趣，激发学生的求知欲望，为达成课程目标打下基础，为教学活动的顺利开展创造条件。从本次公开课的导入所产生的效应可以看出新课程理念下创设问题情境的重要性。 1、身边的课程资源是创设问题情境的源泉 牛顿运动定律典型例题分析 基础知识回顾 1、牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 对牛顿第一定律的理解要点： （1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持； （2）它定性地揭示了运动与力的关系，即力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因；（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性； （4）不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法，即通过大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律； （5）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。 2、牛顿第二定律：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。公式F=ma. 对牛顿第二定律的理解要点： （1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果，分析出物体的运动规律；反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础； （2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度； （3）牛顿第二定律是矢量关系，加速度的方向总是和合外力的方向相同的，可以用分量式表示， F x=ma x,F y=ma y,F z=ma z; （4）牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿（定义使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2. 3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。对牛顿第三定律的理解要点： (1)作用力和反作用力相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自已存在的前提； (2)作用力和反作用力的同时性，它们是同时产生、同时消失，同时变化，不是先有作用力后有反作用力； （3）作用力和反作用力是同一性质的力； （4）作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消，这应注意同二力平衡加以区别。 4.物体受力分析的基本程序： （1）确定研究对象； （2）采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力； （3）按照先重力，然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力，最后分析其他场力； （4）画物体受力图，没有特别要求，则画示意图即可。 5.超重和失重： （1）超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。处于失重的物体的物体对支持面的压力F（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即F=mg+ma.； 圆周运动专题总结 知识点一、匀速圆周运动 1、定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的 相等，这种运动就叫做匀速周圆运 动。 2、运动性质：匀速圆周运动是 运动，而不是匀加速运动。因为线速度方向时刻在变化，向 心加速度方向，时刻沿半径指向圆心，时刻变化 3、特征：匀速圆周运动中，角速度ω、周期T 、转速n 、速率、动能都是恒定不变的；而线速度 v 、加速度a 、合外力、动量是不断变化的。 4、受力提特点： 。 随堂练习题 1.关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A ．匀速圆周运动是匀速运动 B ．匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C ．物体做匀速圆周运动是变加速曲线运动 D ．做匀速圆周运动的物体必处于平衡状态 2.关于向心力的说法正确的是（ ） A ．物体由于作圆周运动而产生一个向心力 B ．向心力不改变做匀速圆周运动物体的速度大小 C ．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受合外力 D ．做匀速圆周运动的物体的向心力是个恒力 3.在光滑的水平桌面上一根细绳拉着一个小球在作匀速圆周运动，关于该运动下列物理量中 不变的是（A ）速度 （B ）动能 （C ）加速度 （D ）向心力 知识点二、描述圆周运动的物理量 ⒈线速度 ⑴物理意义：线速度用来描述物体在圆弧上运动的快慢程度。 ⑵定义：圆周运动的物体通过的弧长l ?与所用时间t ?的比值，描述圆周运动的“线速度”， 其本质就是“瞬时速度”。 ⑶方向：沿圆周上该点的 方向 ⑷大小：=v = ⒉角速度 ⑴物理意义：角速度反映了物体绕圆心转动的快慢。 ⑵定义：做圆周运动的物体，围绕圆心转过的角度θ?与所用时间t ?的比值 ⑶大小：=ω = ，单位： （s rad ） ⒊线速度与角速度关系： ⒋周期和转速： ⑴物理意义：都是用来描述圆周运动转动快慢的。 ⑵周期T ：表示的是物体沿圆周运动一周所需要的时间，单位是秒；转速n （也叫频率f ）： 表示的是物体在单位时间内转过的圈数。n 的单位是 （s r ）或 （m in r ）f 的单位： 自由落体运动实验教学的案例反思案例：在两千年多年前，亚里士多德认为：质量大的物体比质量小的物体下落快。这一结论，符合人们认识事物的规律常识。从事物的现象很容易得出这样的结论。以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典。 16世纪末，意大利青年学者伽利略对亚里士多德的论断产生了怀疑。通过大胆猜想和实验研究证明这个结论是错误的。从而推翻了两千多年来被人们奉为真理的结论。在当时的物理界产生了极大的轰动。 今天，我们来重现伽利略的研究过程。 伽利略的结论：重物与轻物应该下落的同样快。 实验一：用纸片和粉笔头从同一高度同时从静止下落。 请同学们思考：哪一个物体先下落？ 同学观察实验：粉笔头先下落。 结论：质量大的物体先落地。 实验二：用质量相同的纸片，把其中的一个揉成团，让它们同时从同一高度由静止下落。 请同学们思考：哪一个物体先下落？ 同学观察实验：纸团。 结论：体积小的物体先下落。 学生思考：物体的下落与质量和体积有关系吗？ 实验分析：物体下落的快慢由于空气的阻力作用不同所致， 与质量无关。 大胆猜想：如果没有空气的阻力，也就是在真空的情况下，物体应同时下落。 结论：物体下落的快慢与质量无关。 反思：通过实验验证伽利略实验结论的过程，让学生体会到了科学探究的乐趣。同时也了解了实验探究的基本思路与方法。体会到了科学探究问题的过程。 这个实验不仅调动了学生的积极性，还激发了学生思考问题、解决问题的热情。爱因斯坦有一句话：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题时，仅仅是一个数学上和实验上的技巧，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力。而且标志着科学的真正进步。” 伽利略比他的前人伟大，就在于他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法。在他之前，学者们总是通过思辩性的论战来决定谁是谁非。 教学设计 高一年级物理《圆周运动的实例分析》 子 洲 中 学 艾娜 高一年级物理《圆周运动的实例分析》教学设计 一、教材依据 本节课是沪科版高中物理必修2第二章《研究圆周运动》的第3节《圆周运动的实例分析》。 二、设计思路 （一）、指导思想 ①突出科学的探究性和物理学科的趣味性； ②体现了以学生为主体的学习观念；注重了循序渐进性原则和学生的认知规律，使学生从感性认识自然过渡到理性认识。 （二）、设计理念 本节对学生来说是比较感兴趣的，要使学生顺利掌握本节内容。引导学生在日常生活经验的基础上通过观察和主动探究和归纳，就成为教学中必须解决的关键问题。所以在本节课的设计中，结合新课改的要求，利用“六步教学法”：教师主导——提出问题；学生探求——发现问题；主体互动——研究问题；课堂整理——解决问题；课堂练习——巩固提高；反思小结——信息反馈，为学生准备了导学提纲，重视创设问题的情境和指导学生探究实验，引导学生分析实验现象，归纳总结出实验结论。 （三）教材分析 本节是《研究圆周运动》这一章的核心，它既是圆周运的向心力与向心加速度的具体应用，也是牛顿运动定律在曲线运动中的升华，它也将为学习后续的万有引定律应用、带电粒子在磁场中运动等内容作知识与方法上的准备。 本节通过对自行车、交通工具等具体事例的分析，理解圆周运动规律分析和解决物理问题的方法。在本节教学内容中，圆周运动与人们日常生活、生产技术有着密切的联系，本节教材从生活场景走向物理学习，又从物理学习走向社会应用，体现了物理与生活、社会的密切联系。 （四）学情分析 本人任教的学生基础较好、动手能力较强，对物理学科特别是紧密联系生活的内容特感兴趣。而且学生已经学完向心力和向心加速度理论知识，将会在极大的好奇心中学习本节内容，只是缺乏对实际圆周运动的深度分析，还没有能将其上升至理论高度。 三、教学目标 （一）知识与技能 2012牛顿运动定律典型精练 基础知识回顾 1、牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 对牛顿第一定律的理解要点：（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持；（2）它定性地揭示了运动与力的关系，即力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因；（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性；（4）不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法，即通过大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律；（5）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。 2、牛顿第二定律：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。公式F=ma. 对牛顿第二定律的理解要点：（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果，分析出物体的运动规律；反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础；（2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度；（3）牛顿第二定律是矢量关系，加速度的方向总是和合外力的方向相同的，可以用分量式表示，F x =ma x ,F y =ma y ,F z =ma z ;（4）牛顿第二定律F=ma 定义了力的基本单位——牛 顿（定义使质量为1kg 的物体产生1m/s 2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s 2. 3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 对牛顿第三定律的理解要点：(1)作用力和反作用力相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自已存在的前提；（2）作用力和反作用力的同时性，它们是同时产生、同时消失，同时变化，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是同一性质的力；（4）作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消，这应注意同二力平衡加以区别。 4.物体受力分析的基本程序：（1）确定研究对象；（2）采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力；（3）按照先重力，然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力，最后分析其他场力；（4）画物体受力图，没有特别要求，则画示意图即可。 5.超重和失重：（1）超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。处于失重的物体的物体对支持面的压力F （或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即F=mg+ma.；（2）失重：物体有向下的加速度称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力F N （或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg ，即F N =mg －ma ，当a=g 时，F N =0,即物体处于完全失重。 6、牛顿定律的适用范围：（1）只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；（2）只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；（3）只适用于宏观物体，一般不适用微观粒子。 二、解析典型问题 问题1：必须弄清牛顿第二定律的矢量性。 牛顿第二定律F=ma 是矢量式，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。在解题时，可以利用正交分解法进行求解。 练习1、如图1所示，电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动时，人对梯面压力是其重力 的6/5，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？ 分析与解：对人受力分析，他受到重力mg 、支持力F N 和摩擦力F f 作用，如图1所示.取水平向右 为x 轴正向，竖直向上为y 轴正向，此时只需分解加速度，据牛顿第二定律可得：F f =macos300, 0 图1 匀速圆周运动综合练习题1 1.对于匀速圆周运动的物体，下列说法中错误的是( ). (A )线速度不变 (B )角速度不变 (C )周期不变 (D )转速不变 2.关于向心加速度的物理意义，下列说法中正确的是( ). (B )它描述的是线速度大小变化的快慢 (C )它描述的是向心力变化的快慢 (D )它描述的是角速度变化的快慢 3.如图所示，甲、乙两球作匀速圆周运动，向心加速度随半径变化.由图像可以知道( ). (A )甲球运动时，线速度大小保持不变 (B )甲球运动时，角速度大小保持不变 (C )乙球运动时，线速度大小保持不变 (D )乙球运动时，角速度大小保持不变 4.如图所示，小物体A 与圆柱保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A 受力情况是受( ). (A )重力、支持力 (B )重力、向心力 (C )重力、支持力和指向圆心的摩擦力 (D )重力、支持力、向心力和摩擦力 5.质量为m 的小球，用长为l 的线悬挂在O 点，在O 点正下方2 l 处有一光滑的钉子O ′，把小球拉到与O ′在同一水平面的位置，摆线被钉子拦住，如图所示.将小球从静止释放.当球第一次通过最低点P 时，( ). (A )小球速率突然减小 (B )小球加速度突然减小 (C )小球的向心加速度突然减小 (D )摆线上的张力突然减小 6.一轻杆一端固定质量为m 的小球，以另一端O 为圆心，使小球在竖直平面内作半径为R 的圆周运动，如图所示，则( ). (A )小球过最高点时，杆所受弹力可以为零 (B )小球过最高点时的最小速度是gR (C )小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力 案例题目：自由落体运动作者姓名：丁盼 学科类别：物理 日期： 2018、1、9 《自由落体运动》教学案例 一、案例背景 新课程下，课堂教学不再是教师的“说教”而是以学生作为主体，教师作为主导，学生在教师的引导及组织下积极主动的去学习，亲自去实践、去体验，感悟到所学知识的来龙去脉，使学生获得学习体验的快乐，激发求知兴趣；除此之外，学而无用论现如今也在广泛流传，我们如何完美地体现物理来源于生活，又应用于生活，这里所说的应用于生活不是指我们生活中的各种工具，而是同学们可以利用自己的物理小知识解决一些生活中的小问题，不再让学生觉得学习除了考大学外毫无作用，这也是我们教师一直以来不断追求的目标。 在一次学校举办的“春雨杯”优质课比赛中，我以《自由落体运动》为题材，参加了该次比赛，该节内容是匀变速直线运动的特例，又与我们生活中的落体运动有关，学生在此之前已基本掌握了匀变速直线运动的相关规律，但是对这样一种运动又从未接触过，基于以上前提，我在进行教学设计时，侧重于利用实验来逐步地向同学们展示自由落体运动，并利用实验所得的数据，再加上他们已有的匀变速直线运动规律，逐步引导学生自行得出自由落体运动的规律。 二．情景描述 这节课，我的设计宗旨是利用一系列的演示实验以及学生实验，来吸引学生的学习兴趣，营造轻松、愉快的学习氛 围，渗透科学研究方法教育让学生感受物理与生活联系紧密、打破以往传统的灌输式教学模式。整堂课的流程图大致如下： 从上面的流程图可以看出，演示实验，学生参与活动，学生参与探究、交流、发言占据了大部分的时间，下面我选取三 个教学片断加以阐述。 片断一：利用尺子测反应时间 器材：教学用尺 师：同学们想不想知道自己的反应时间？ 生：想（这样可以迅速地集中学生的注意力） 老师拿出尺子，请2名同学上台来测试自己的反应时间，老师握住尺子，让学生做出握尺子的动作，将手放于尺子的正下方，提前与学生约定好，老师数到3就释放尺子，然后学生就握住尺子，我们就可以通过尺子下降的距离得到该同学的反应时间。 第一位同学来做实验时 师：准备好了没？ 生：准备好了 师：1、2、3 数完1、 2、 3，等学生握住后，就在黑板上记下尺子下降的距离。 第二位同学来做实验时，老师故意数完1后就立刻数3，这时往往学生会来不及反应而导致尺子距离下降过多，那么其余同学看到时往往便会开怀大笑，这样就可以营造出轻松、愉快的学习氛围。 师：从这个实验可以得出两位同学的反应快慢，但是，大家想不想知道他们具体地反应时间呢？ 竖直平面内的圆周运动及实例分析 说明：竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动(带电粒子在匀强磁场中运动除外)，运动的速度大小和方向在不断发生变化，运动过程复杂，合外力不仅要改变运动方向，还要改变速度大小，所以对此要根据牛顿第二定律的瞬时性解决问题：在变速圆周运动中，虽然物体在各位置受到的向心力分别产生了物体通过各位置的向心加速度，但向心力公式仍是适用的．但要注意，对于物体做匀速圆周运动的情况，只有在物体通过最高点和最低点时，向心力才是合外力．一般不研究任意位置的情况，只研究特殊的临界位置──最高点和最低点。同时，还可以向学生指出：此问题中出现的对支持面的压力大于或小于物重的现象，是发生在圆周运动中的超重或失重现象． 一、教学目标： 1.知识与技能： （1）理解匀速圆周运动是变速运动； （2）进一步理解向心力的概念；（3）掌握竖直平面内最高点和最低点的圆周运动。 2.过程与方法： 通过对竖直平面内特殊点的研究，培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。 3.情感态度价值观：渗透科学方法的教育。 二、重点难点： 教学重点：分析向心力来源． 教学难点：实际问题的处理方法． 向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点，也是难点。通过生活实例及实验加强感知，突破难点。 三、授课类型：习题课 四、上课过程： （一）、情景引入： （二）、两类模型——轻绳类和轻杆类 (1)轻绳模型：一轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动.小球能到达最高点(刚好做圆2v mgm，这时的速度是做圆周运＝周运动)的条件是小球的重力恰好提供向心力，即r v＝动的最小 速度. （绳只能提供拉力不能提供支持力）.min 内侧的圆周运动，水流星的类此模型：竖直平面内的内轨道，竖直（光滑）圆弧 运动（水流星在竖直平面内作圆周运动过最高点的临界条件），过山车运动等， word 编辑版． 教材分析案例——牛顿运动定律1 【地位和作用】 本部分讲述牛顿运动定律及其简单的应用，属于力学的重点知识要求。以牛顿运动定律为基础的经典力学对人类的生产和生活产生了深远的影响。从地面上一般物体的运动到航天飞机的飞行，无不留下了牛顿运动定律的印象。掌握好牛顿运动定律及其应用对学生正确认识、解释和探索客观世界，形成正确的世界观具有重要的现实意义。 【知识结构】 在牛顿运动定律这一章，教学内容可以分为四个单元。 第一单元:第一节，介绍人类对力和运动关系的认识，讲述牛顿第一定律。知道什么是惯性。 第二单元:第二节至第四节，讲解牛顿第二定律：理解力与运动的关系；知道力的独立作用原理；会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题。 第三单元:第五节，讲牛顿第三定律：能区分平衡力和作用力、反作用力。 第四单元:第六节，介绍力学单位制：理解基本单位和导出单位；单位制在物理计算中的作用。 【重点难点分析和疑难点解析】 本章着重介绍三个牛顿运动定律，从人类对力和运动的关系的认识历史引入，强调对定律本身的理解，以期学生对定律有全面、清楚的认识。 1.力和物体运动的关系，是动力学研究的基本问题。人类正确认识它，经历了漫长的过程。同样，学生在认识这一问题时，也有许多错误直觉的干扰。第一节从人类认识的历史讲起，也是希望引起学生的共鸣和充分注意。并由此让学生正确理解牛顿第一定律的内容和认识它的重要意义。知道伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同论点，知道伽利略理想实验的基本思路、主要推理过程和结论。知道伽利略理想实验的方法是科学研究的重要方法。 2.研究加速度跟力的关系的实验，有多种做法，教材中所用的装置比较简单，课堂演示也比较可靠。只是在分析小车受到的水平拉力时，要注意不使学生产生错误概念，书中用了“可以认为等于砝码所受重力的大小”，并在页末加了标注：这是一个连接体问题，只有小车的质量远大于砝码和盘的总质量时，才“可以认为小车所受的水平拉力等于砝码所受重力的大小”而在此处尚无法进行严格讨论。但要让学生知道，并在第七章中给以证明。 3.教材中牛顿第二定律是从实验总结出来的，根据大量的实验归纳出规律是人们认识客观规律的重要方法，教材分三节由实验得出牛顿第二定律，就是想让学生通过这一过程对此有所认识。因此，认真做好演示和学生实验十分重要。 三、匀速圆周运动的练习题 一、选择题 1.关于角速度和线速度，下列说法正确的是[] A.半径一定，角速度与线速度成反比 B.半径一定，角速度与线速度成正比 C.线速度一定，角速度与半径成正比 D.角速度一定，线速度与半径成反比 2.下列关于甲乙两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是[] A.它们线速度相等，角速度一定相等 B.它们角速度相等，线速度一定也相等 C.它们周期相等，角速度一定也相等 D.它们周期相等，线速度一定也相等 3.时针、分针和秒针转动时，下列正确说法是[] A.秒针的角速度是分针的60倍 B.分针的角速度是时针的60倍 C.秒针的角速度是时针的360倍 D.秒针的角速度是时针的86400倍 4.关于物体做匀速圆周运动的正确说法是[] A.速度大小和方向都改变 B.速度的大小和方向都不变 C.速度的大小改变，方向不变 D.速度的大小不变，方向改变 5.物体做匀速圆周运动的条件是[] A.物体有一定的初速度，且受到一个始终和初速度垂直的恒力作用 B.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变，方向变化的力的作用 C.物体有一定的初速度，且受到一个方向始终指向圆心的力的作用 D.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变方向始终跟速度垂直的力的作用 6.甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1：2，转动半径之比为1：2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为[] A.1：4 B.2：3 C.4：9 D.9：16 7.如图1所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力，正确的是[] A.受重力、拉力、向心力 B.受重力、拉力 C.受重力 D.以上说法都不正确 8.冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，若依靠摩擦力充当向心力，其安全速度为[] 9.火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是[] A.火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损 B.火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损 C.火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损 D.以上三种说法都是错误的 10.一圆筒绕其中心轴OO1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动，如图2所示，物体所受向心力是[] A.物体的重力 B.筒壁对物体的静摩擦力 C.筒壁对物体的弹力 D.物体所受重力与弹力的合力 匀速圆周运动的实例分析 北京市密云县第二中学蔡小娟 教学设计思路： 一、教学理念 本节课的教学设计努力遵循教育部颁发的《普通高中物理课程标准》倡导的“促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考”的教学理念．在课堂教学中以问题为主线，倡导情景设置、师生交流，在自主、合作、探究的氛围中，引导学生自己提出问题，努力促使学生成为一个研究者． 学习任务分析： 圆周运动在实际生活中有广泛的应用，有关圆周运动的问题是对牛顿运动定律的进一步应用，是教学的难点，同时也是学习机械能和电学知识的基础，通过实例分析求解，教会学生解决问题的一般方法，特别要掌握几个模型及条件． 一、培养学生分析向心力来源的能力，引导学生对做圆周运动的物体进行受力分析，让学生清楚地认识到物体沿半径方向受到的合外力，就是提供给物体做圆周运动的向心力． 二、培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，通过对例题的分析与讨论（结合动画或课件），引导学生从中领悟、掌握运用向心力公式的思路和方法． 学习者分析： 一、学生学完匀速圆周运动的理论知识，尚缺乏实际的应用，对定律的理解还比较粗浅，本节课帮助学生建立一个生动活泼的场景，利于学生的理解、消化． 二、本节课来源于生活中的大量实例，但学生对相关新事物、新情况的了解较为片面，不能很好地由感性认识提升为理性认识，通过对本节的学习让学生掌握探究学习的一般方法，使其成为学生终身学习的基础． 教学目标： 一、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，那么这个力或这个合力就是做匀速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． 二、过程与方法 1．通过对匀速圆周运动实例的分析，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． 三、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． 重点难点 牛顿运动定律案例分析教学设计 xxx 一、教材分析 1、这节课的地位与作用 这节课在高中物理中的地位非常重要。在前两节探究和总结牛顿第二定律的基础上，结合实例，展示了用牛顿第二定律解题的基本思路和方法。 2、学习这节课的目的： （1）知道用牛顿运动定律解决的两类问题。 （2）学会解决这两类问题的基本思路和方法。 （3）进一步加强受力分析和运动分析的能力 （4）提高学生思考、分析问题的能力和解决问题的能力。 二、学情分析 学生已经学习了运动学的基本规律和牛顿运动定律，已经具备了进一步学习求解动力学问题的基础知识。同时，高中学生思维活跃，关心生活，对物理规律和现实生活的联系比较感兴趣。 三、三维目标 (1) 知识与技能 1．知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题。 2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。 3．会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的动力学问题。 （2）过程与方法 1．通过实例感受研究力和运动关系的重要性。 2．培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力。 3．帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题的解题规律的能力。 (3) 情感态度与价值观 1．初步认识牛顿运动定律对社会发展的影响。 2．初步建立应用科学知识的意识。 3．培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。 四、重、难点及突破 (1)重点：应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。 (2)难点：物体的受力分析及运动状态分析，解题方法的灵活选择和运用。正交分解法的应 用。 五、教学方法 1．自主探究。 通过布置课前预习探究，达到回顾已学知识的目的，主要是匀变速直线运动的公式和牛顿运动定律的内容。用牛顿运动定律解题有两大难点，一是受力分析，二是运动分析。由于学生对运动学公式已经学过去较长时间，难免有所遗忘。所以，通过课前自主学习回顾已学知识是必须的。 2．课堂互动。 在课堂互动中将通过多媒体辅助教学的手段引领学生掌握解题的思路和方法，感受用所学知识解决物理问题的快乐，体会与同学互动学习、一起探究的成功喜悦。课堂互动的核心内容是对两个例题的处理。在该环节中，时时不忘规范化解题的教学要求和思想渗透。 3．应用练习。 练习题是对这节课所学知识的巩固和落实，也是一个必不可少的教学环节。 六、教学过程 引课： 通过前几节课的学习，我们知道牛顿运动定律成功地展示了力和运动之间的关系，尤其是牛顿第二定律给我们解决了合外力和加速度之间的定量关系。那么，我们能否根据物体的受力情况分析物体的运动情况或者说根据物体运动情况分析物体的受力情况呢？ 新课： 案例1设神州5号载人飞船火箭组合体的质量为500t，若点火启动后的加速度为8.6m/s2,不考虑飞船火箭组合体运动中的质量变化和受到的阻力，求飞船火箭组合体受到的推力。（g 取10m/s2）。 分析：在这道题中，已知载人飞船火箭组合体启动后的加速度a，求飞船火箭组合体受到的推力。它属于已知运动情况求受力情况，解决这类问题我们应该具备的知识（多媒体展示）以神州5号载人飞船火箭组合体为研究对象。点火启动后，它受到推力F和重力G两个力的作用，由它们的合力产生加速度a。现已知加速度和质量，根据牛顿第二定律即可求得F。 既然已知运动情况能求出物体的受力情况，那么反过来如果已知受力情况如何求解物体的运动情况呢？先来看我们要具备的知识（多媒体展示）下面我们就将这个思路在下面这道题中来用一下，让大家再次来体会利用牛顿运动定律解决问题的过程和方法。 案例2 2001年12月7日，一场突然降临的大雪，是北京的街道出现了严重的堵车情况， 圆周运动的实例分析典型例题解析 【例1】用细绳拴着质量为m 的小球，使小球在竖直平面内作圆周运动，则下列说法中，正确的是[ ] A ．小球过最高点时，绳子中张力可以为零 B ．小球过最高点时的最小速度为零 C ．小球刚好能过最高点时的速度是Rg D ．小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相 反 解析：像该题中的小球、沿竖直圆环内侧作圆周运动的物体等没有支承物的物体作圆周运动，通过最高点时有下列几种情况： (1)m g m v /R v 2当＝，即＝时，物体的重力恰好提供向心力，向心Rg 加速度恰好等于重力加速度，物体恰能过最高点继续沿圆周运动．这是能通过最高点的临界条件； (2)m g m v /R v 2当＞，即＜时，物体不能通过最高点而偏离圆周Rg 轨道，作抛体运动； (3)m g m v /R v m g 2当＜，即＞时，物体能通过最高点，这时有Rg ＋F ＝mv 2/R ，其中F 为绳子的拉力或环对物体的压力．而值得一提的是：细绳对由它拴住的、作匀速圆周运动的物体只可能产生拉力，而不可能产生支撑力，因而小球过最高点时，细绳对小球的作用力不会与重力方向相反． 所以，正确选项为A 、C ． 点拨：这是一道竖直平面内的变速率圆周运动问题．当小球经越圆周最高点或最低点时，其重力和绳子拉力的合力提供向心力；当小球经越圆周的其它位置时，其重力和绳子拉力的沿半径方向的分力(法向分力)提供向心力． 【问题讨论】该题中，把拴小球的绳子换成细杆，则问题讨论的结果就大相径庭了．有支承物的小球在竖直平面内作圆周运动，过最高点时： (1)v (2)v (3)v 当＝时，支承物对小球既没有拉力，也没有支撑力； 当＞时，支承物对小球有指向圆心的拉力作用； 当＜时，支撑物对小球有背离圆心的支撑力作用； Rg Rg Rg (4)当v ＝0时，支承物对小球的支撑力等于小球的重力mg ，这是有支承物的物体在竖直平面内作圆周运动，能经越最高点的临界条件． 【例2】如图38－1所示的水平转盘可绕竖直轴OO ′旋转，盘上的水平杆上穿着两个质量相等的小球A 和B ．现将A 和B 分别置于距轴r 和2r 处，并用不可伸长的轻绳相连．已知两球与杆之间的最大静摩擦力都是f m ．试分析角速度ω从零逐渐增大，两球对轴保持相对静止过程中，A 、B 两球的受力情况如何变化？ 解析：由于ω从零开始逐渐增大，当ω较小时，A 和B 均只靠自身静摩擦力提供向心力． A 球：m ω2r ＝f A ； B 球：m ω22r ＝f B ． 随ω增大，静摩擦力不断增大，直至ω＝ω1时将有f B ＝f m ，即m ω＝，ω＝．即从ω开始ω继续增加，绳上张力将出现．12m 112r f T f m r m /2 A 球：m ω2r ＝f A ＋T ；B 球：m ω22r ＝f m ＋T ． 由B 球可知：当角速度ω增至ω′时，绳上张力将增加△T ，△T ＝m ·2r(ω′2－ω2)．对于A 球应有m ·r(ω′2－ω2)＝△f A ＋△T ＝△f A ＋m ·2r(ω′2－ω2)． 可见△f A ＜0，即随ω的增大，A 球所受摩擦力将不断减小，直至f A ＝0 匀速圆周运动·典型例题剖析 [例题1]如图5－26所示，O1皮带传动装置的主动轮的轴心，轮的半径为r1；O2为从动轮的轴心，轮的半径为r2；r3为与从动轮固定在一起的大轮的半径．已知r2＝1.5r1，r3=2r1．A、B、C分别是三个轮边缘上的点，那么质点A、B、C的线速度之比是_________ ，角速度之比是_________ ，向心加速度之比是__________ ，周期之比是_________． [思路点拨] 本题涉及了匀速圆周运动的所有基本公式：v=ωR， 之间关系的两种不同形式，并应正确理解其含义． [解题过程]由于A、B轮由不打滑的皮带相连，故vA=vB． 所以ωB=ωC． 所以有ωA∶ωB∶ωC=3∶2∶2， vA∶vB∶vC＝3∶3∶4． 故 aA∶aB∶aC=9∶6∶8． [小结] 物体做匀速圆周运动时，线速度、角速度、向心加速度、向心力和轨道半径间有一定牵连关系．“认为线速度一定与半径成正比”是不对的，其实只有在角速度不变的情况下才成立．同样泛泛地讲：向心加速度与半径成正比还是成反比，也是不对的，必须讲清其物理条件是角 速度不变还是线速度不变．对此初学者务必注意． [例题2]如图5－27所示，一飞机在竖直平面内做匀速率特技飞 C、D四个位置受力情况． [思路点拨]该题应首先从A、B、C、D四点的位置、状态及所需向心力情况入手，再根据牛顿运动定律分析各点受力情况．分析的难点在于B点和D点． [解题过程]以飞行员为研究对象．在A点受力情况如图5－28(A)所示，其中FN表示座椅对飞行员的支持力．依牛顿运动定律 力不足以提供所需向心力，飞行员有离心趋势，故由椅子提供向下的压力P，如图5－28(B)所示． 在C点(此时飞行员头向下，椅子在其上方)受力情况如图5－28(C)所示，其中T表示安全带对飞行员向上拉力．并有 在D点，情况与B点相近，飞行员重力不足以提供所需向心力，有离心趋势．故将由安全带提供向下的压力Q，如图5－28(D)所示． [小结] (1)物体的匀速圆周运动状态不是平衡状态．它所需要的向心力应恰好由物体所受的合外力来提供，由受力分析入手，正确使用动力学求解，是分析这类问题的主要方法． (2)“离心”与“向心”现象的出现，是由于提供的合外力与某状态下所需的向心力之间出现矛盾，当“供”大于“需”时，将出现“向心”．例 “供”小于“需”时，物体将远离圆心被甩出，例如甩干机就是这个 道理． [例题3]如图5－29所示的水平转盘可绕竖直轴OO′旋转，盘上 水平杆上穿着两个质量相等的小球A和B．现将A和B分别置于距轴r和 2r处，并用不可伸长的轻绳相连．已知两球与杆之间的最大静摩擦力都是 fm．试分析转速ω从零逐渐增大，两球对轴保持相对静止过程中，A、B 受力情况如何变化？ 《自由落体运动》教学分析 定远二中曹士举 一、教学内容分析？ 二、本节是人教版《物理1（必修）》第二章第五节内容。它是在学习“匀变速直线运动”规律之后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究，使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速直线运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系。通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下良好的基础。本课利用闪光照片来研究物体运动的方法，也将在后续课程中得到应用。因此，本节课是本章知识的复习课，是培养学生思维的研究课，是联系生活的应用课，也是后续学习的知识准备课。 三、二、学生学习情况分析 四、（一）学生由于受日常经验的影响，对物体的下落运动普遍存在重快轻慢的错误认识。本节课拟通过学生之间的辩论，使学生明确认识到：日常见到的现象是因为受空气阻力影响的缘故，从而有效地消除学生从生活中得来的错误观念，培养学生透过现象看到本质的辩证唯物主义认识观。 五、（二）学生已学过“匀变速直线运动规律”的运动学知识，具备了一定的学习基础，通过演示实验总结出自由落体运动的特点，得出自由落体加速度的概念，然后结合匀速直线运动规律“水到渠成”地推导出自由落体运动的规律。 六、三、教学目标 七、（一）知识与技能 八、1.认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。 九、2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能进行分析。 十、3.知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。 十一、4.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律。 十二、（二）过程与方法 十三、引导学生利用打点计时器，记录下运动的信息，研究自由落体运动的特点，在探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究的方法。 十四、（三）情感态度与价值观 十五、1.调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。 十六、2.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。 十七、四、教学重点和难点 十八、重点：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程和掌握自由落体运动的规律。十九、难点：理解自由落体运动的条件及规律。 二十、五、教学过程 二十一、[引入]：很高兴来到美丽的靖远二中和大家一起交流，先和大家做一个小游戏，我这里有一张钞票，我提住它的顶端，你用两个手指头放在钞票的中间，做好夹得准备，但是注意在我放手之前你的手的任何部位都不能碰到钞票，当看到我松手时就立刻去夹，如果夹得住归你，否则归我，哪位试试为啥夹不住呢这个钱太短了，如果长点就好了。为什么反应灵敏和物体长短有关系呢通过本节课的学习大家就知道其中的奥妙了，本节课我们学习《自由落体运动》。（板书课题） 二十二、通过这节课的学习，同学们要实现以下学习目标（多媒体出示）：“自由落体运动”教学案例设计流程图
《匀速圆周运动》教学案例
牛顿运动定律典型例题分析报告
圆周运动典型例题学生版(含答案)
自由落体运动实验教学的案例反思
《圆周运动的实例分析》教案设计
高中物理牛顿运动定律典型例题精选讲解解析
匀速圆周运动经典练习题(供参考)
《自由落体运动》教学案例
教案竖直平面内的圆周运动及实例分析
教材分析案例——牛顿运动定律1
匀速圆周运动练习题 超经典题型
匀速圆周运动的实例分析
高中物理《牛顿运动定律案例分析》教学设计
高中物理圆周运动典型例题解析1
典型例题·匀速圆周运动
自由落体运动教学分析
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