必修2《7.生活中的圆周运动》新课标优质课教案设计

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4、知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。

5、会用牛顿第二定律分析圆周运动。

【学习重点】

1、理解向心力是一种效果力。

2、在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题。

【学习难点】

1、具体问题中向心力的来源。

2、关于对临界问题的讨论和分析。

【新课导入】

圆周运动在我们生活中随处可见，风扇的转动、车轮滚动、荡秋千、游乐园里的摩天轮、过山车、以及飞机的转弯等等等等，大家还可以举出很多物体做圆周运动的例子。只有掌握了圆周运动的动力学规律，才能真正认识圆周运动，才能在生活中很好地控制圆周运动。今天我们通过几个圆周运动的实例来研究圆周运动的动力学规律。

【新课教学】

首先给大家看一幅让人吃惊的新闻。微博称沪杭高铁运行中倾斜15度！专家说这是正常现象！太夸张了！不过这确实是真的。火车在弯道上行驶时，由于弯道外侧铁轨比内侧铁轨稍高，造成了火车拐弯时车身倾斜。那为什么弯道处的铁轨要不一样高呢？请同学们阅读书本上《铁路的弯道一段，完成学案上的问题。

一、铁路的弯道

1，火车在水平弯道上行驶时是在做圆周运动，向心加速度方向水平指向圆心，若弯道的半径为R，火车的线速度大小为v，则向心加速度的大小为 EMBED Equation.DSMT4 。

图1 图2 图3

2.1，如果内外轨道高度一样，提供向心力的是 外侧铁轨对轮缘的侧压力 ，在图2中画出此力。这样有什么问题？如何解决？

问题：容易翻车、磨损厉害 解决：外轨高于内轨

2.2，外轨垫高后，轨道面与水平面有倾斜角度θ，列车的受力如何？在图3中画出受力分析图。并思考由什么力提供向心力？

由重力和支持力的合力提供向心力

3，列出方程。

EMBED Equation.DSMT4

4，思考：由以上方程可以推导得出速度的表达式为 EMBED Equation.DSMT4 。这个速度就是设计时速，如果火车以此速度经过弯道，铁轨对轮缘没有侧向压力。如果火车速度大于此速度，哪侧的轮缘会受到侧向压力？如果速度过大，轮缘承受不了这个压力会怎么样？

火车速度过大，则外侧轮缘会受到侧压力。如果火车速度超过太多，则容易发生脱轨事故。【播放列车脱轨事故视频】

5，拓展：试分析以下圆周运动的向心力由谁提供。

（1）汽车在水平弯道行驶 （2）汽车以设计时速通过倾斜的弯道 （3）飞机转向