2019-2020年高一物理曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)教案 新課標(biāo) 人教版 必修2.doc
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2019-2020年高一物理曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)教案 新課標(biāo) 人教版 必修2 知識(shí)與技能 1、知道什么是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； 2、知道曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中速度的方向是怎樣確定的； 3、知道物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件。 過(guò)程與方法 通過(guò)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件的分析，提高學(xué)生能抓住要點(diǎn)對(duì)物理現(xiàn)象技術(shù)分析的能力 情感態(tài)度與價(jià)值觀 使學(xué)生會(huì)在日常生活中，善于總結(jié)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 教學(xué)重點(diǎn) 1、什么是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 2、物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向的確定 3、物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件 教學(xué)難點(diǎn) 物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入：前邊幾章我們研究了直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，下邊同學(xué)們思考兩個(gè)問(wèn)題： 1、什么是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？ 2、物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是什么？ 在實(shí)際生活中，普遍發(fā)生的是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，那么什么是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。 新課教學(xué) 一、什么是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) （1）幾種物體所做的運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)彈所做的運(yùn)動(dòng)；汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所做的運(yùn)動(dòng)；人造衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)； 歸納總結(jié)得到：物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線(xiàn)。 （2）提問(wèn)：上述運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)除了軌跡不同外，還有什么區(qū)別呢？ 學(xué)生總結(jié)得到：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中速度方向是時(shí)刻改變的。 過(guò)渡：怎樣確定做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻的速度方向呢？ 二、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度方向 圖6.1 （1）手通過(guò)細(xì)線(xiàn)拉一小球在光滑水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)，在某位置A突然放手，描出小球的運(yùn)動(dòng)方向。 學(xué)生回答：沿切線(xiàn)方向飛出。然后引導(dǎo)學(xué)生分析原因：放手后小球在水平面內(nèi)不受作用力，由于慣性，從即刻起小球做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，沿切線(xiàn)飛出 （2）實(shí)例：a：在砂輪上磨刀具時(shí)，刀具與砂輪接觸處有火星沿砂輪的切線(xiàn)方向飛出； b：撐開(kāi)的帶著水的傘繞傘柄旋轉(zhuǎn)，傘面上的水滴沿傘邊各點(diǎn)所劃圓周的切線(xiàn)方向飛出。 （3）分析總結(jié)得到：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度的方向是在曲線(xiàn)的這一點(diǎn)的切線(xiàn)方向。 （4）理論分析： 1、如圖6．1—4，要求直線(xiàn)上的某處A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，可在離A不遠(yuǎn)處取一B點(diǎn)，求AB的平均速度來(lái)近似表示A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，如果時(shí)間取得更短，這種近似更精確，如時(shí)間趨近于零，那么AB間的平均速度即為A點(diǎn)的瞬時(shí)速度． 2、在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中如何求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度? 分析：用與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相同的思維方法來(lái)解決． 先求AB的平均速度，據(jù)式：VAB=XAB/t可知：VAB的方向與XAB的方向一致，t越小，VAB越接近A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，當(dāng)t→0時(shí)，AB曲線(xiàn)即為切線(xiàn)，A點(diǎn)的瞬時(shí)速度為該點(diǎn)的切線(xiàn)方向 （5）推理： a：只要速度的大小、方向的一個(gè)或兩個(gè)同時(shí)變化，就表示速度矢量發(fā)生了變化。 b：由于做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向時(shí)刻改變，所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。 c：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的一定有加速度，物體一定受到合外力。 過(guò)渡：那么物體在什么條件下才做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)呢？ 三、物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件 （1）實(shí)驗(yàn)：一個(gè)在水平面上做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的鋼珠，如果從旁給它施加一個(gè)側(cè)向力，它的運(yùn)動(dòng)方向就會(huì)改變，不斷給鋼珠施加側(cè)向力，或者在鋼珠運(yùn)動(dòng)的路線(xiàn)旁放一塊磁鐵，鋼珠就偏離原來(lái)的方向而做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 （2）分析歸納得到：當(dāng)物體所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直線(xiàn)時(shí)，物體就做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 （3）學(xué)生舉例說(shuō)明：物體為什么做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 （4）用牛頓第二定律分析物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件： 當(dāng)合力的方向與物體的速度方向在同一直線(xiàn)上時(shí)，產(chǎn)生的加速度也在這條直線(xiàn)上，物體就做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 如果合力的方向跟速度方向不在同一條直線(xiàn)上時(shí)，產(chǎn)生的加速度就和速度成一夾角，這時(shí)，合力就不但可以改變速度的大小，而且可以改變速度的方向，物體就做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 說(shuō)明：當(dāng)合外力為恒力時(shí)，加速度也恒定，物體的速度均勻變化，物體做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，合外力變化時(shí)，做非勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（變加速度的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）。應(yīng)該注意的是，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)不一定要求合外力一定變化，因此，一個(gè)物體是否做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與力的大小及是否變化無(wú)關(guān)，關(guān)鍵看合外力與速度方向是否在同一條直線(xiàn)上。 四、小結(jié) 1、運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)叫曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 2、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中速度的方向是時(shí)刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方向在曲線(xiàn)的這一點(diǎn)的切線(xiàn)上。 3、當(dāng)合外力F的方向與它的速度方向有一夾角α?xí)r，物體就做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 6.2運(yùn)動(dòng)的合成與分解 知識(shí)與技能 1、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)。 2、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。 3、知道運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法遵循平行四邊形法則。 過(guò)程與方法 使學(xué)生能夠熟練使用平行四邊形法則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成和分解 情感態(tài)度與價(jià)值觀 使學(xué)生明確物理中研究問(wèn)題的一種方法，將曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)分解為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 教學(xué)重點(diǎn) 對(duì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)能正確地進(jìn)行合成和分解。 教學(xué)難點(diǎn) 具體問(wèn)題中的合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的判定。 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入：上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，它比直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，為研究復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，就需要把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)一種常用的一種方法——運(yùn)動(dòng)的合成各分解。 新課教學(xué) 一、合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng) （1）做課本演示實(shí)驗(yàn)： a、在長(zhǎng)約80—100cm一端封閉的管中注滿(mǎn)清水，水中放一個(gè)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(kāi)口端用膠塞塞金。 b、將此管緊貼黑板豎直倒置，在蠟塊就沿玻璃管勻速上升，做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，記下它由A移動(dòng)到B所用的時(shí)間。 c、然后，將玻璃管重新倒置，在蠟塊上升的同時(shí)，將玻璃管水平向右勻速移動(dòng)，觀察到它是斜向右上方移動(dòng)的，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，它由A運(yùn)動(dòng)到C： （2）分析： 紅蠟塊可看成是同時(shí)參與了下面兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，在玻璃管中豎直向上的運(yùn)動(dòng)（由A到B）和隨玻璃管水平向右的運(yùn)動(dòng)（由A到D），紅蠟塊實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)（由A到C）是這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。 （3）總結(jié)得到什么是分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng) a、定義：如果物體同時(shí)參與了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)就叫做那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做這個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)． 如：紅蠟塊沿玻璃管在豎直方向的運(yùn)動(dòng)和隨管做的水平方向的運(yùn)動(dòng)，叫做分運(yùn)動(dòng)。 紅蠟塊實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)叫做合運(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） c、特征： ① 等時(shí)性：合運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 ② 獨(dú)立性：一個(gè)物體可以同時(shí)參與幾個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng)，各個(gè)分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，互不影響。 注：在一個(gè)具體的問(wèn)題中，判斷哪個(gè)是合運(yùn)動(dòng)、哪個(gè)是分運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是：物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是哪個(gè)，那個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)就叫做合運(yùn)動(dòng)，即直接觀察到的運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng)。 2、運(yùn)動(dòng)的合成和分解： 水平運(yùn)動(dòng)：x＝vxt 豎直運(yùn)動(dòng)：y＝vyt 合運(yùn)動(dòng)：s＝＝t tanθ＝ v＝ 定義：從已知的分運(yùn)動(dòng)來(lái)求合運(yùn)動(dòng)，叫做運(yùn)動(dòng)的合成，求一個(gè)已知運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的分解，運(yùn)動(dòng)的合成與分解包括位移、速度和加速度的合成， 意義：運(yùn)動(dòng)的合成與分解是解決復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的一種基本方法，它的目的在于將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)化為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，將曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這樣就可以應(yīng)用已經(jīng)掌握的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究一些復(fù)雜的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的合成或分解是認(rèn)識(shí)和解決復(fù)雜運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的方法和手段。 方法：運(yùn)動(dòng)的合成和分解遵循平行四邊形定則，如果各分運(yùn)動(dòng)都在同一直線(xiàn)上，我們可以選取沿該直線(xiàn)的某一方向作為正方向，與正方向相同的矢量取正值，與正方向相反的矢量取負(fù)值，這時(shí)就可以把矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。如果各分運(yùn)動(dòng)互成角度，那就要作平行四邊形，運(yùn)用作圖法、解直角三角形等方法求解。 二、補(bǔ)充內(nèi)容 1、決定合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡的因素 物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)由加速度決定（加速度為零時(shí)物體靜止或做勻速運(yùn)動(dòng)；加速度恒定時(shí)物體做勻變速運(yùn)動(dòng)；加速度變化時(shí)物體做變加速運(yùn)動(dòng)）。 物體運(yùn)動(dòng)的軌跡（直線(xiàn)還是曲線(xiàn)）則由物體的速度和加速度的方向關(guān)系決定（速度與加速度方向在同一條直線(xiàn)上時(shí)物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；速度和加速度方向成角度時(shí)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）。 兩個(gè)互成角度的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)還是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，決定于它們的合速度和合加速度方向是否共線(xiàn)（如圖1所示）。 v1 v a1 a o v2 a2 圖1 常見(jiàn)的類(lèi)型有： ⑴ a=0：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止。 ⑵ a恒定：性質(zhì)為勻變速運(yùn)動(dòng)，分為：① v、a同向，勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；②v、a反向，勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；③ v、a成角度，勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（軌跡在v、a之間，和速度v的方向相切，方向逐漸向a的方向接近，但不可能達(dá)到。） ⑶ a變化：性質(zhì)為變加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小、方向都隨時(shí)間變化。 2、小船渡河問(wèn)題 一條寬度為L(zhǎng)的河，水流速度為Vs，已知船在靜水中的航速為Vc，船過(guò)河時(shí)，船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)（即相對(duì)于河岸的運(yùn)動(dòng)）可以看成是隨水以速度Vs漂流的運(yùn)動(dòng)和以Vc相對(duì)于靜水的劃行運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。隨水漂流和劃行這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)互不干擾而具有等時(shí)性。 Vs Vc θ V2 甲 V1 Vs Vc θ 乙 θ V Vs Vc θ 丙 V α A B E 圖2 （1）怎樣渡河時(shí)間最短？ 如圖2-甲所示，設(shè)船頭斜向上游與河岸成任意角θ，這時(shí)船速在垂直于河岸方向的速度分量 V1=Vcsinθ,渡河所需時(shí)間為： 可以看出：L、Vc一定時(shí)，t隨sinθ增大而減?。划?dāng)θ=900時(shí)，sinθ=1，所以，當(dāng)船頭與河岸垂直時(shí)，渡河時(shí)間最短，. （2）若Vs＜Vc，怎樣渡河位移最??？ 如圖2-乙所示，渡河的最小位移即河的寬度。為了使渡河位移等于L，必須使船的合速度V的方向與河岸垂直。這是船頭應(yīng)指向河的上游，并與河岸成一定的角度θ。根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系有：Vccosθ─Vs=0. 所以θ=arccos（Vs/Vc），因?yàn)?≤cosθ≤1，所以只有在Vc>Vs時(shí)，船才有可能垂直于河岸橫渡。 （3）若Vs＞Vc，怎樣渡河位移最短？ 如果水流速度大于船在靜水中的航行速度，則不論船的航向如何，總是被水沖向下游。怎樣才能使船的位移最短呢？如圖2-丙所示，設(shè)船頭Vc與河岸成θ角，合速度V與河岸成α角?？梢钥闯觯害两窃酱螅奈灰圃蕉?，那么，在什么條件下α角最大呢？以Vs的矢尖為圓心，以Vc為半徑畫(huà)圓，當(dāng)v與圓相切時(shí)，α角最大，根據(jù)cosθ=Vc/Vs，船頭與河岸的夾角應(yīng)為：θ=arccos（Vc/Vs） 此時(shí)渡河的最短位移為： ６．３ 探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 知識(shí)與技能 １．知道平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)為是初速度方向水平，只有豎起方向受到重力作用，運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線(xiàn)。 ２．知道平拋運(yùn)動(dòng)形成的條件。 ３．理解平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，其加速度為g。 ４．能應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析實(shí)際問(wèn)題。 過(guò)程與方法 １．在知識(shí)教學(xué)中應(yīng)同時(shí)進(jìn)行科學(xué)研究過(guò)程教育，本節(jié)課以研究平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律為中心所展開(kāi)的課堂教學(xué)，應(yīng)突出一條研究物理科學(xué)的一般思想方法的主線(xiàn)：觀察現(xiàn)象→初步分析→猜測(cè)→實(shí)驗(yàn)研究→得出規(guī)律→重復(fù)實(shí)驗(yàn)→鑒別結(jié)論。 ２．利用已知的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究復(fù)雜的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，滲透物理學(xué)“化曲為直”“化繁為簡(jiǎn)”的方法及“等效代換”“正交分解”的思想方法。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行共性分析，歸納分類(lèi)，達(dá)到鑒別結(jié)論的教育目的，同時(shí)還能進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的教育。 教學(xué)重點(diǎn) 平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律 教學(xué)難點(diǎn) 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入 問(wèn)題：在什么情況下物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？ 答：當(dāng)物體所受的合力跟它的速度方向不在同一條直線(xiàn)上時(shí)，物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)題：合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)之間以及各個(gè)分運(yùn)動(dòng)之間存在什么關(guān)系呢？ 答：合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間一定是相同的，這是等時(shí)性原理；各個(gè)分運(yùn)動(dòng)之間是相互獨(dú)立、互不影響的，這是獨(dú)立性原理。 在學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的基本概念和處理方法以后，我們應(yīng)該把這些理論應(yīng)用到實(shí)際的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中來(lái)，這就是我們這一節(jié)課要討論的運(yùn)動(dòng)——平拋運(yùn)動(dòng)。 新課教學(xué) 一、拋體運(yùn)動(dòng) 【演示實(shí)驗(yàn)】 把一個(gè)粉筆頭以任意角度向空中拋出。 問(wèn)題：粉筆頭做什么運(yùn)動(dòng)？ 答：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)題：粉筆頭受到哪些力作用？ 答：重力和空氣阻力。但一般情況下空氣阻力相對(duì)于重力可以忽略不計(jì)。 問(wèn)題：在現(xiàn)實(shí)生活中還有哪些運(yùn)動(dòng)與粉筆頭的運(yùn)動(dòng)相似？ 小結(jié)： １、以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運(yùn)動(dòng)叫做拋體運(yùn)動(dòng)。 ２、初速度沿水平方向的拋體運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng)。 ３、拋體運(yùn)動(dòng)還有豎直上拋、豎直下拋、斜向上拋、斜向下拋。 二、平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 問(wèn)題：參考課本的圖6.3-2，猜測(cè)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向可能做什么運(yùn)動(dòng)？依據(jù)是什么？ 答：由于做平拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力作用，所以豎直方向可能做自由落體運(yùn)動(dòng)。 【演示實(shí)驗(yàn)】 （圖1） 用平拋豎落儀做對(duì)比實(shí)驗(yàn)如圖，改變儀器的高度重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，觀察（聽(tīng)）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 問(wèn)題：兩個(gè)物體各做什么運(yùn)動(dòng)？ 答：一個(gè)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，一個(gè)物體做平拋運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)題：本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？ 答：兩個(gè)小球總是同時(shí)落地，說(shuō)明兩個(gè)小球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)是相同的，即平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做的是自由落體。 三、平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 問(wèn)題：能不能用與研究豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律類(lèi)似的方法研究水平方向的運(yùn)動(dòng)？ 答：可以，理論依據(jù)是小球在水平方向不受力的作用，猜測(cè)應(yīng)該做勻速運(yùn)動(dòng) 【演示實(shí)驗(yàn)】 在如圖2所示的裝置中，兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q ；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD ，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等。 （圖2） 將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是兩小鐵球同時(shí)到達(dá)E處，發(fā)生碰撞。增加或者減小軌道M的高度，只改變小鐵球P到達(dá)桌面時(shí)速度的豎直方向分量的大小，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果兩小鐵球總是發(fā)生碰撞。 我們還可以從另一個(gè)角度來(lái)探究水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如果能夠知道平拋運(yùn)動(dòng)的物體在相等的時(shí)間間隔內(nèi)（控制變量）水平方向的位移，就可以判斷水平方向做什么運(yùn)動(dòng)了。要這樣進(jìn)行處理的話(huà)，就要解決好下面的幾個(gè)問(wèn)題。 （１） 設(shè)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 （２） 在平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上找到每隔相等時(shí)間物體所到達(dá)的位置。 （３） 測(cè)量?jī)上噜徫恢瞄g的水平位移，分析這些位移的特點(diǎn)。 問(wèn)題：怎樣找經(jīng)過(guò)相等時(shí)間物體所在的位置？ 答：根據(jù)已經(jīng)得到的豎直方向的規(guī)律，因?yàn)樨Q直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，而初速度為零的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體在相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移之比為１∶３∶５……。所以，只要在軌跡上找到縱坐標(biāo)滿(mǎn)足上述條件的點(diǎn)，相鄰點(diǎn)之間的時(shí)間間隔就相等。 h 4h 9h x y O 獲得軌跡的方法用課本上的參考案例２。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： （１）貼有坐標(biāo)紙的板要處在豎直平面內(nèi)，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡與板平行。 （２）調(diào)節(jié)斜槽末端水平，使小球飛出時(shí)的速度是水平方向?？梢杂眯∏騺?lái)檢驗(yàn)。 （３）貼坐標(biāo)紙時(shí)，可以用重錘線(xiàn)幫助完成，使重錘線(xiàn)與坐標(biāo)紙的一條線(xiàn)重合，則這條線(xiàn)就是縱坐標(biāo)。 （４）在斜槽末端的上方（縱坐標(biāo)上且比末端高球的半徑）標(biāo)出坐標(biāo)原點(diǎn)。 （５）每次從同一高度無(wú)初速釋放小球。 （６）描點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使視線(xiàn)與所描的點(diǎn)齊平。 圖像的處理如右圖所示，通過(guò)比較相鄰點(diǎn)之間的水平位移的關(guān)系可以知道物體在水平方向做什么運(yùn)動(dòng)。 ６．４ 拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 知識(shí)與技能 １．掌握拋體運(yùn)動(dòng)的一般研究方法。 ２．掌握拋體運(yùn)動(dòng)的位置與速度。 過(guò)程與方法 １．掌握平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決有關(guān)問(wèn)題。 ２．通過(guò)實(shí)例分析再次體會(huì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)對(duì)一般拋體運(yùn)動(dòng)的研究體會(huì)分解與合成是處理復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的一般方法。 教學(xué)重點(diǎn) 分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 教學(xué)過(guò)程 回顧上一節(jié)課的探究實(shí)驗(yàn)，平拋運(yùn)動(dòng)在兩個(gè)方向各做什么運(yùn)動(dòng)？本節(jié)課從動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步分析。 一、平拋運(yùn)動(dòng)物體的位置 做平拋運(yùn)動(dòng)的物體由于水平方向不受力的作用，根據(jù)牛頓第一定律，物體在水平方向做的是勻速運(yùn)動(dòng)；在豎直方向，物體沒(méi)有初速度，但受到重力作用，所以物體在豎直方向做的是自由落體運(yùn)動(dòng)。 如果以水平方向?yàn)閤軸，以豎直向下為y軸，以?huà)伋鳇c(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，并從這一時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，則物體在任意時(shí)刻的坐標(biāo)為： （１） （２） x y vy vx v O x y θ ? 二、平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡 由（１）（２）兩式消去t可以得到，對(duì)于一個(gè)具體的平拋運(yùn)動(dòng)，v和g是常數(shù)，所以這是初中學(xué)過(guò)的拋物線(xiàn)方程，即平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一段拋物線(xiàn)。 三、平拋運(yùn)動(dòng)物體的速度 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向的規(guī)律，可以求出物體在任意時(shí)刻水平方向和豎直方向的速度為。物體在任意時(shí)刻的速度（即合速度）可以按照勾股定理求得，由右圖可得 與水平方向的夾角為。 四、平拋運(yùn)動(dòng)的速度變化和一個(gè)重要推論 ⑴ 水平方向分速度保持vx = v0，豎直方向，加速度恒為g，速度vy = gt，從拋出點(diǎn)起，每隔Δt時(shí)間的速度的矢量關(guān)系如圖所示，這一矢量關(guān)系有兩個(gè)特點(diǎn)：①任意時(shí)刻的速度水平分量均等于初速度v0； ②任意相等時(shí)間間隔Δt內(nèi)的速度改變量均豎直向下，且Δv=Δvy=gΔt。 ⑵ 平拋物體任意時(shí)刻瞬時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與初速度延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)到拋出點(diǎn)的距離都等于水平位移的一半。 證明 設(shè)時(shí)間t內(nèi)物體的水平位移為x，豎直位移為y，如上圖，則末速度的水平分量，而豎直分量， ，所以有 五、斜拋運(yùn)動(dòng) １．兩個(gè)分運(yùn)動(dòng) 我們可以把斜向初速度分解為水平方向和豎直方向，水平方向由于不受力，仍然做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，豎直方向由于受到重力作用，做的是加速度為g的豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng)。 ２．斜拋運(yùn)動(dòng)的速度 我們以斜向上拋為例，與平拋類(lèi)似建坐標(biāo)系，如圖。 在任意時(shí)刻兩個(gè)方向的速度分別為 x y vx vy O θ v 水平速度 ； 豎直速度 物體的實(shí)際速度（即合速度）為 方向根據(jù)兩個(gè)分速度決定。 ３．斜拋運(yùn)動(dòng)的位置 因?yàn)椋? 。 所以 水平位移 豎直位移 由上兩式可得：－x2 這就是斜拋物體的軌跡方程，由上式可以看出：y=0時(shí)，x=0是拋出點(diǎn)位置；x=是水平射程，并由此式可知，當(dāng)θ=45時(shí)，水平射程最大。 6．5 圓周運(yùn)動(dòng) 知識(shí)與技能 1、知道什么是圓周運(yùn)動(dòng)及勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 2、理解什么是線(xiàn)速度、角速度。 3、理解線(xiàn)速度、角速度和周期之間的關(guān)系。 4、能夠用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。 過(guò)程與方法 1、運(yùn)用極限法理解線(xiàn)速度的瞬時(shí)性，掌握如何運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)去分析有關(guān)問(wèn)題。 2、體會(huì)有了線(xiàn)速度以后為什么還要引入角速度，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)角速度的單位。 情感態(tài)度價(jià)值觀 通過(guò)極限思想和數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，體會(huì)學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。 教學(xué)重點(diǎn) 理解線(xiàn)速度、角速度及它們之間的關(guān)系。 教學(xué)難點(diǎn) 理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)。 教學(xué)過(guò)程 問(wèn)題一：請(qǐng)列舉生活中有哪些常見(jiàn)的圓周運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，地球和各個(gè)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)等，其軌跡的共同特點(diǎn)是圓。） 問(wèn)題二：最簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)是什么？（勻速圓周運(yùn)動(dòng)，許多圓周運(yùn)動(dòng)可近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)） 問(wèn)題三： 怎樣描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)快慢呢？ 讓學(xué)生對(duì)自行車(chē)上的各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，圍繞課本第44頁(yè)“思考與討論”中提出的問(wèn)題，前后每四人一組進(jìn)行討論． 總結(jié)： （一）線(xiàn)速度 (1)物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢． (2)定義：質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)和所用時(shí)間的比值叫做線(xiàn)速度．(比值定義法)(這里是弧長(zhǎng)，而直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中是位移) (3)大?。? 單位：m/s(是弧長(zhǎng)．非位移)． (4)當(dāng)選取的時(shí)間△t很小很小時(shí)(趨近零)．弧長(zhǎng)△s就等于物體在t時(shí)刻的位移，定義式中的v，就是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中學(xué)過(guò)的瞬時(shí)速度了。線(xiàn)速度是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。． (5)方向：在圓周各點(diǎn)的切線(xiàn)上． (6)“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”中的“勻速”指的是速度的大小不變，即速率不變：而“勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”的“勻速”指的速度不變．是大小方向都不變，二者并不相同． 結(jié)論：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)． （二）角速度 (1)物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角的快慢． (2)定義：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中．連接運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度跟所用時(shí)間的比值，就是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度． (3)定義式：. (4) 單位：a、圓心角θ的大小可以用弧長(zhǎng)和半徑的比值來(lái)描述，這個(gè)比值是沒(méi)有單位的，為了描述問(wèn)題的方便，我們“給”這個(gè)比值一個(gè)單位，這就是弧度．弧度不是通常煮義上的單位．計(jì)算時(shí)，不能將弧度帶進(jìn)算式中． b、國(guó)際單位制中，角速度的單位是弧度／秒(rad／s)． (5)角速度是矢量，對(duì)某一確定的勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言，角速度是恒定的 (6)技術(shù)中也用轉(zhuǎn)速來(lái)描述質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，轉(zhuǎn)速指的是單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，常用n表示。單位是轉(zhuǎn)每秒（r/s）或轉(zhuǎn)每分(r/min) （三）周期 (1) 叫周期， 叫頻率； (2它們分別用什么字母表示？ (3)它們的單位分別是什么？ (4)周期和頻率之間的關(guān)系是怎樣的 ？ （四）線(xiàn)速度、角速度、周期間的關(guān)系 學(xué)生閱讀課文【線(xiàn)速度、角速度間的關(guān)系】?jī)?nèi)容 由 聯(lián)立解出： 能否進(jìn)一步找出線(xiàn)速度、角速度、周期之間的關(guān)系？ 討論 1）當(dāng)一定時(shí)，與成反比 2）當(dāng)一定時(shí)，與成正比 3）當(dāng)一定時(shí)，與成正比 6．6向心加速度 知識(shí)與技能 1、理解速度變化量和向心加速度的概念。 2、知道向心加速度和線(xiàn)速度，角速度的關(guān)系。 3、能夠用向心加速度公式求有關(guān)問(wèn)題。 過(guò)程與方法 體會(huì)用速度變化量的處理特點(diǎn)，體驗(yàn)向心加速度的導(dǎo)出過(guò)程，領(lǐng)會(huì)推導(dǎo)過(guò)程中用到的數(shù)學(xué)方法。 情感態(tài)度價(jià)值觀 1、培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)探究精神，感受成功的喜悅。 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生加速度的原因，掌握向心加速度的確定方法和計(jì)算公式。 難點(diǎn)：向心加速度的方向的確定過(guò)程和其公式的推導(dǎo)過(guò)程。 教學(xué)方法 講授、推理、歸納 教學(xué)過(guò)程 引入：在前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)了解到曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，有加速度。那么做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的物體的加速度有何特點(diǎn)呢？由于加速度是矢量，所以既要考慮它的大小也要考慮它的方向。 問(wèn)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度的方向應(yīng)該是怎樣的呢？ 下面我們通過(guò)兩個(gè)具體問(wèn)題來(lái)加以猜測(cè)（展示課本上P48頁(yè)的兩個(gè)例子） 在例2中對(duì)小球進(jìn)行受力分析可以發(fā)現(xiàn)小球的合力方向沿著細(xì)線(xiàn)的方向，可以作出的猜想是：圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度可能沿著指向圓心的方向。 但能不能講任何圓周運(yùn)動(dòng)的方向都沿著指向圓心的方向呢？ 總結(jié)：顯然不可以，從兩個(gè)例子我們不能得出普遍規(guī)律。要進(jìn)行更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)論證。要搞清楚圓周運(yùn)動(dòng)的加速度的特點(diǎn)我們需要了解速度的變化量。 速度的變化量 如圖：設(shè)質(zhì)點(diǎn)初速度為，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后速度變?yōu)? 在以上各種情況下速度的變化量可以用指向的矢量來(lái)表示。 向心加速度 有了速度的變化量的概念以后我們到底應(yīng)該怎樣表示圓周運(yùn)動(dòng)的加速度的方向呢？ 指導(dǎo)學(xué)生閱讀書(shū)本50頁(yè)相關(guān)內(nèi)容 總結(jié)： 由甲，乙，丙，丁四幅圖中的變化趨勢(shì)可以看出：當(dāng)AB兩點(diǎn)非常靠近的時(shí)候，就非?？拷蚁嗟取．?dāng)AB兩點(diǎn)非常非常接近時(shí)趨向于垂直。即平行與半徑，或者說(shuō)指向圓心。 結(jié)論：由上面一般性的討論我們可以得出更一般性的結(jié)論即：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度指向圓心。這個(gè)加速度叫做向心加速度。 向心加速度的大小應(yīng)該如何確定呢？ 指導(dǎo)學(xué)生閱讀書(shū)本51頁(yè)的做一做 總結(jié)：分析：由上面圖丁可以看出三角形OAB和由，組成的矢量三角形相似。 所以 進(jìn)一步解出 由 可以導(dǎo)出向心加速度的表達(dá)式為 把代入，可以推出或 思考與討論 分析 大、小齒輪用鏈條相連，因此兩輪邊緣上的點(diǎn)線(xiàn)速度必相等，即有vA=vB=v。又aA=，aB=，所以A、B兩點(diǎn)的向心加速度與半徑成反比。 小齒輪與后輪共軸，因此兩者有共同的角速度，即有ωB=ωC=ω，又aB=rBω2，aC=rCω2，所以B、C兩點(diǎn)的向心加速度與半徑成正比。 結(jié)論：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的大小與線(xiàn)速度、角速度、圓周半徑的關(guān)系。 (1) 由an=知：r一定時(shí)，an∝v2；v一定時(shí)，an∝；an一定時(shí)，v2∝r； (2) 由an=rω2知：r一定時(shí)，an∝ω2；ω一定時(shí)，an∝r，an一定時(shí)，。 6.7 向心力 知識(shí)與技能 1．理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義． 2．知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算． 3．知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力和向心加速度． 過(guò)程與方法 1．通過(guò)用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來(lái)了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并具體“做一做”來(lái)理解公式的含義． 2．進(jìn)一步體會(huì)力是產(chǎn)生加速度的原因，并通過(guò)牛頓第二定律來(lái)理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)、變速圓周運(yùn)動(dòng)及一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的各自特點(diǎn)． 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力． 2．感受成功的快樂(lè)．體會(huì)實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣． 教學(xué)重點(diǎn) 1．體會(huì)牛頓第二定律在向心力上的應(yīng)用． 2．明確向心力的意義、作用、公式及其變形． 教學(xué)難點(diǎn) 1．圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測(cè)量． 2．如何運(yùn)用向心力、向心加速度的知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象． 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入： 前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，知道了如何描述圓周運(yùn)動(dòng)．這節(jié)課我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征——向心力． 新課教學(xué)： 一、向心力 (1) 定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的沿著半徑指向圓心的合力，叫做向心力。 (2) 特點(diǎn)：方向總是與線(xiàn)速度的方向垂直，從不同的角度指向圓心，故方向時(shí)刻在變化，所以向心力是變力，是一個(gè)按效果命名的力。 (3) 大?。篎=mω2r=m=m(2πf)2r= 思考 根據(jù)公式Fn=m和Fn=mω2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)半徑比較大的時(shí)候，向心力比較大還是比較??？ 分析 在公式Fn=m（質(zhì)量m不變）中，當(dāng)v一定時(shí)，F(xiàn)n與r成反比；在公式Fn=mω2r中，當(dāng)ω一定時(shí)，F(xiàn)n與r成正比。因此，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力變大還是變小，不能只根據(jù)半徑的變化來(lái)判斷。 (4) 向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因，向心加速度的方向時(shí)刻在變化，則向心力的方向也隨之變化，所以說(shuō)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)。 ⑸ 向心力的作用效果 向心力總是指向圓心，而線(xiàn)速度是沿圓周的切線(xiàn)方向，故向心力始終與線(xiàn)速度垂直，所以向心力的作用效果只是改變物體速度的方向，而不改變速度的大小。 二、實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式 請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材“實(shí)驗(yàn)”部分，思考下面的問(wèn)題： 1．實(shí)驗(yàn)器材有哪些? 2．簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理(怎樣達(dá)到驗(yàn)證的目的)． 3．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意什么?如何保證小球在水平面 內(nèi)做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)量哪些物理量(記錄哪些數(shù)據(jù))? 4．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生誤差的原因主要有哪些? 結(jié)論：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(lái)命名的．它是效果力，是按力的效果命名的．在圓錐擺實(shí)驗(yàn)中，向心力是小球重力和細(xì)線(xiàn)拉力的合力，還可以理解為是細(xì)線(xiàn)拉力在水平面內(nèi)的一個(gè)分力．說(shuō)出下列各實(shí)例中的向心力來(lái)源： 向心力是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的沿著半徑指向圓心的力，它可以由某一個(gè)力單獨(dú)承擔(dān)，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是物體受到的合外力在沿半徑指向圓心方向上的分量。例如隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體受到的向心力就是物體受到的盤(pán)給予的靜摩擦力。衛(wèi)星繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，就是地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有（圖1） 引力(暫且理解為物體受到的重力)。小球在細(xì)線(xiàn)的約束下，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻小球受到的向心力等于線(xiàn)的拉力與重力在半徑方向的分量的合力，即F向=F－mgcosα，如圖1(a)、(b)、(c)所示。 三、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) （1）對(duì)于變速圓周運(yùn)動(dòng)，物體所受合力可以如圖分解為兩個(gè)互相垂直的分力：跟圓周相切的分力和指向圓心方向的分力。 其中產(chǎn)生圓周切線(xiàn)方向的加速度，簡(jiǎn)稱(chēng)為切向加速度。切向加速度是與物體的速度方向一致的，它改變了物體的速度大??；產(chǎn)生指向圓心的加速度，也就是向心加速度，它始終與速度方向垂直，改變了速度的方向。 （2）一般的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)可以分為很多小段，每段都多可以看做一小段圓弧，只是各段圓弧的半徑 不一樣 6.8生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 知識(shí)與技能 1．知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力．會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源． 2．能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例． 3．知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度． 過(guò)程與方法 1．通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力． 2．通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力． 3．通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力． 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問(wèn)題． ． 2．通過(guò)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析．使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看待問(wèn)題． 3．養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀． 教學(xué)重點(diǎn) 1．理解向心力是一種效果力． 2．在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題． 教學(xué)難點(diǎn) 1．具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源． 2．關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論和分析． 3．對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理． 新課導(dǎo)入：通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)理解和掌握了可以用線(xiàn)速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期等來(lái)描述做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)快慢；知道了圓周運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，一定具有加速度；掌握了對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題還必須通過(guò)運(yùn)用牛頓第二定律去認(rèn)真分析和處理．本節(jié)課我們將通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)例的探討來(lái)深入理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)并學(xué)會(huì)應(yīng)用． 新課教學(xué)： 1．火車(chē)轉(zhuǎn)彎 ⑴ 火車(chē)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （圖2） 火車(chē)的車(chē)輪有凸出的輪緣，且火車(chē)在軌道上運(yùn)行時(shí)，有凸出輪緣的一邊在兩軌道內(nèi)側(cè)，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是有助于固定火車(chē)運(yùn)動(dòng)的軌跡。（如圖1所示） （圖1） ⑵ 如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車(chē)輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力就是火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力，見(jiàn)圖2，但火車(chē)質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車(chē)輪極易受損。 ⑶ 如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車(chē)的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)，它與重力G的合力指向圓心，為火車(chē)轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力，這就減輕了輪緣與外軌的擠壓。在修筑鐵路時(shí)，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力FN的合力來(lái)提供（如圖3）。 設(shè)內(nèi)外軌間的距離為L(zhǎng)，內(nèi)外軌的高度差為h，火車(chē)轉(zhuǎn)彎的半徑為R，火車(chē)轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度為v0，由圖3所示力的合成得向心力為 （圖3） F合=mgtanα≈mgsinα=mg 由牛頓第二定律得：F合=m 所以mg=m 即火車(chē)轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度v0=。 ⑷ 對(duì)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)速度與向心力的討論 a．當(dāng)火車(chē)以規(guī)定速度v0轉(zhuǎn)彎時(shí)，合力F等于向心力，這時(shí)輪緣與內(nèi)外軌均無(wú)側(cè)壓力。 b．當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎速度v>v0時(shí)，該合力F小于向心力，外軌向內(nèi)擠壓輪緣，提供側(cè)壓力，與F共同充當(dāng)向心力。 c．當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎速度v下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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