太原师范学院：本科毕业生教育实习教案（高一物理——生活中的圆周运动）.doc_大学文库

师:刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分,方案设计得也很好,下面我们择其一的示意图来共同分析、说明. 投影学生的受力图,进行定性分析: 如图6.8-1所示.(PPT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.这也是我们实际中火车拐弯处的情况强调说明:向心力是水平的师: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? 分析后结论: 、火车轨道外轨略高于内轨,重力,弹力的合力提供向心力。 2、火车拐弯必须以某一确定的速度行驶,这样才会对外轨和内轨无作用力。 3、当火车速度过大,仅靠重力与弹力的合力不足以提供这么大的向心力, 教|因此,将会对内轨有挤压作用。 4、火车速度过小,将会对内轨有挤压作用二、拱形桥学播放录像,交通工具(自行车、汽车等)过拱形桥投影问题情境:质量为m的汽车在拱形桥上以速度t行驶,若桥面的圆弧半径为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过学生分析,教师引导叙述: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.FN=Gmy2可见,汽车对桥的压力FN小于汽车的重力G, 程并且压力随汽车速度的增大而减小提问: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? 学生分析,教师引导叙述: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接着分析:好,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分析:在最低点,合外力指向圆心,此时支持力大于重力点评: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

教学过程师：刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分，方案设计得也很好，下面我们择其一的示意图来共同分析、说明．投影学生的受力图，进行定性分析；如图 6．8—l 所示．（ PPT 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．这也是我们实际中火车拐弯处的情况。强调说明：向心力是水平的．师：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? 分析后结论： 1、火车轨道外轨略高于内轨，重力，弹力的合力提供向心力。 2、火车拐弯必须以某一确定的速度行驶，这样才会对外轨和内轨无作用力。 3、当火车速度过大，仅靠重力与弹力的合力不足以提供这么大的向心力，因此，将会对内轨有挤压作用。 4、火车速度过小，将会对内轨有挤压作用。二、拱形桥播放录像，交通工具(自行车、汽车等)过拱形桥．投影问题情境：质量为 m 的汽车在拱形桥上以速度 t 行驶，若桥面的圆弧半径为 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．学生分析，教师引导叙述：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．提问：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? 学生分析，教师引导叙述：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．接着分析：好，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．分析：在最低点，合外力指向圆心，此时支持力大于重力。点评：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．

例1:一辆质量m=20t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/s.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IOm/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.在竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力G=mg,如图6.8-2所示.圆强形轨道的圆心在汽车上方,支持力N与重力G=mg的合力为N-mg,这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力,即F向N1mg.由向心力公式有: Ni-mg=mv2/R 分析后结论:汽车过拱形桥,压力随着速度的增大而减小,当时,恰好对桥教|无压力,再大,汽车将“飞“起来。过凹形桥,压力比重力大 3、航天器中的失重现象教师引导:从刚才研究的一道例题可以看出,当汽车通过拱形桥凸形桥面顶学点时,如果车速达到一定大小,则可使汽车对桥面的压力为零,如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”,则情形如何呢?会不会出现这样的情况;速度达到一定程度时,地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯过|体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉? 学生独立分析以上提出的问题,并在练习本上画出受力分析图,尝试解答投影学生推导过程,引导学生间交流、讨论程师:刚才同学们交流、讨论的问题即为课本第58页上面的“思考与讨论”, 该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现,不过不是在汽车上,而是在航天飞机中投影;假设宇宙飞船质量为M,它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动, 其轨道半径近似等于地球半径R,航天员质量为m,宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力.试求座舱对宇航员的支持力.此时飞船的速度多大?通过求解.你可以得出什么结论? 生:通过整体法对宇宙飞船受力分析,并运用牛顿第二定律可解得:宇宙飞船的速度为,再对宇航员进行分析可得.此时座椅对宇航员的支持力为零.即航天员处于失重状态教师投影部分学生的推导过程,听取学生见解,并点评、总结.指出上面的分析仅仅是针对圆轨道而言的.其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中,都是一个完全失重的环境

教学过程例 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／s 2．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．在竖直方向受到桥面向上的支持力 N1 和向下的重力 G＝mg，如图 6．8—2 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 分析后结论：汽车过拱形桥，压力随着速度的增大而减小，当时，恰好对桥无压力，再大，汽车将“飞”起来。过凹形桥，压力比重力大。 3、航天器中的失重现象教师引导：从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零．如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢?会不会出现这样的情况；速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉? 学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答．投影学生推导过程，引导学生间交流、讨论．师：刚才同学们交流、讨论的问题即为课本第 58 页上面的“思考与讨论”，该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．投影；假设宇宙飞船质量为 M，它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径 R，航天员质量为 m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的速度多大?通过求解．你可以得出什么结论? 生：通过整体法对宇宙飞船受力分析，并运用牛顿第二定律可解得：宇宙飞船的速度为，再对宇航员进行分析可得．此时座椅对宇航员的支持力为零．即航天员处于失重状态．教师投影部分学生的推导过程，听取学生见解，并点评、总结．指出上面的分析仅仅是针对圆轨道而言的．其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境．