高中物理备课资料卡 向心力的应用素材.doc

高中物理备课资料卡向心力的应用素材《课程标准》的要求*会描述匀速圆周运动知道向心加速度。*能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心现象。*关注圆周运动的规律与日常生活的联系。【三维目标】1．（鲁科J）通过向心力的实例分析体会向心力的来源并能结合具体情况求出相关的物理量。关注匀速圆周运动在生活、生产中的应用。2．（鲁科J）在竖直面上的变速圆周运动中能用向心力和向心加速度的公式求最高点和最低点的向心力和向心加速度培养综合应用物理知识解决问题的能力。3．（鲁科J）通过解决生活、生产中圆周运动的实际问题养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯。【内容结构概述】【教学建议】1．（鲁科J）本节结合车辆在水面路面、倾斜路面和竖直平面上的运动分析向心力的来源同时让学生感受圆周运动知识与生活、生产的密切联系。教学时应引导学生关注物理知识在生活、生产中的应用对实例的分析应注意分析向心力的来源培养学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力教师还应注重解题方法的点拨。2．（鲁科J）对车辆在水平面做匀速圆周运动的实例中学生对“水平面的静摩擦力提供向心力”的理解有一定困难可从两个方面分析：一是当车辆做匀速圆周运动时车辆具有背离圆心向外滑动的趋势水平面会产生阻碍车辆向外滑动的静摩擦力其方向是指向圆心的；二是车辆做匀速圆周运动时必然受到力的作用这个力指向圆心从物体问的相互作用看只可能是地面对车辆的静摩擦力。3．（鲁科J）对车辆在倾斜路面上做圆周运动向心力的分析中由于倾斜角较小学生会以为路面对车辆的支持力方向竖直向上需要向学生指出支持力的方向始终是垂直于支撑面。教材中没有考虑车辆与地面之间的静摩擦力是因为车辆转弯时速度恰好满足弯道规定的速度。对基础较好的学生也可引导学生讨论速度与规定速度不同时的情况。4．（鲁科J）竖直平面内的圆周运动不是匀速圆周运动对此圆周运动的要求仅限于对最高点和最低点的向心力和向心加速度进行分析。学生对最高点和最低点的向心力来源的理解可能会有一定的困难教师应教给学生分析问题的方法。【导语引入】(沪科K)当你在游乐场里玩着过山车、坐着旋转椅时当你乘坐汽车在弯弯曲曲的盘山公路上行驶时你是否想过其中的物理原理?在本节中我们将运用圆周运动的规律来分析生活中多姿多彩的圆周运动。【知识点讲解】转弯时的向心力实例分析（鲁科K）我们都有这样的经验：骑着自行车或摩托车在水平路面上转弯时就会产生向外侧打滑的趋势往往要向内侧稍稍倾斜(图4-19)。这是因为向内侧倾斜时地面会对车辆产生指向内侧的静摩擦力。这时车受到三个力的作用：重力G、支持力N和静摩擦力f其中静摩擦力f指向圆心提供了车辆转弯所需的向心力F即F=f。再根据向心力公式F=m可得出。因此如果弯道半径一定转弯时的速度决定于静摩擦力的大小而静摩擦力的最大值fmax制约了速度大小；如果速度超过了一定限度车辆就向外打滑倾倒。汽车、火车转弯时则是依靠重力与支持力的合成获得的向心力。为了向汽车、火车提供转弯时的向心力高速公路、铁路的弯道通常都是外高内低：例如在赛车道转弯处行驶的赛车受到重力和支持力作用。此时重力和支持力的合力不为零而是指向弯道的圆心所以两个力的合力F就提供了赛车转弯时做圆周运动的向心力。假设弯道的倾角为θ则F=mgtanθ(图4-20)根据向心力公式mgtanθ=m所以从上式可以看出通过弯道的规定速度决定于弯道半径和倾角。火车车轮上有突出的轮缘以保证车轮能行驶在铁轨上。火车在平直轨道上匀速行驶时所受合力等于零。当火车进入弯道时由于外轨略高于内轨火车受到的支持力与重力的合力不为零并指向圆心。对于弯道半径、内外轨高度差确定的某个弯道而言如果车速合适这个合力恰好提供火车转弯所需的向心力(图4-21)。但如果车速过大这个合力不足以提供所需的向心力外侧车轮轮缘与外轨会发生挤压以补充缺少的向心力这样会损坏外轨甚至造成危险因此火车转弯时都有限速的规定。（鲁科J）本节结舍车辆在水面路面、倾斜路面和竖直平面上的运动分析向心力的来源同时让学生感受圆周运动知识与生活、生产的密切联系。教学时应引导学生关注物理知识在生活、生产中的应用对实例的分析应注意分析向心力的来源培养学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力教师还应注重解题方法的点拨。（鲁科J）对车辆在水平面做匀速圆周运动的实例中学生对“水平面的静摩擦力提供向心力”的理解有一定困难可从两个方面分析：一是当车辆做匀速圆周运动时车辆具有背离圆心向外滑动的趋势水平面会产生阻碍车辆向外滑动的静摩擦力其方向是指向圆心的；二是车辆做匀速圆周运动时必然受到力的作用这个力指向圆心从物体问的相互作用看只可能是地面对车辆的静摩擦力。3．（鲁科J）对车辆在倾斜路面上做圆周运动向心力的分析中由于倾