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鲁科版高一必修2第4章第三节
《向心力的实例分析》教学设计
一、教学内容
向心力的实例分析
二、设计理念
高中物理教学要培养全体学生的科学素养和创新能力，不仅要让学生学习物理学的核心概念，掌握物理学的基本技能，了解物理学的发展历程，主要成就以及对社会发展的影响，要强调对学生科学探究能力、实践能力、自主学习能力的培养；同时必须体现以人为本的教育思想。要培养学生的学习兴趣，培养学生敢于创新的科学态度和科学精神。紧密联系社会生活，增强学生的社会责任感和使命感，使学生得到全面的可持续的发展。
三、教学目标
1、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，它就是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。
2、过程与方法
（1）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。
（2）通过匀速圆周运动的规律也可以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。
3、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。
（2）通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题。
（3）养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。
四、学情分析
为了更好地实现教学目标，突破重点、化解难点，就要对学生的学情有一个具体的了解。通过前面的学习，学生已经具备了匀速圆周运动规律等的基础知识，但在公式的熟练应用上还存在有问题；在思维能力上，高一学生已经具备了一定的形象思维能力，但逻辑思维与抽象思维能力还比较差。
五、重难点和关键
教学重点和难点
教学重点：理解向心力是一种效果力；在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
教学难点：具体问题中向心力的来源；关于对临界问题的讨论和分析；对变速圆周运动的理解和处理。
教学关键：通过多媒体课件解决教学难点
六、教学课时 共设1个课时
七、教学设备 多媒体课件
八、教学过程
（一）新课导入
通过图片及瑞士火车拐大弯的视频引入课题（视频不仅有画面还有有声音，能吸引学生眼球，激发学生兴趣）
1、转弯时的向心力实例分析
提出问题：火车受几个力作用？这几个力的关系如何？
火车受到4个力的作用，各为两对平衡力，即合外力为零。其中重力和支持力的合力为零，牵引力和摩擦力的合力为零，那火车转弯时情况会有何不同呢？ 提出问题：
（1）转弯与直线前进有何不同？（2）画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系？（转弯时火车的速度方向在不断变化，故其一定有加速度，其合外力一定不为零。）转弯时合外力不为零，即需要提供向心力，而平直路前行不需要，那么火车转弯时是如何获得向心力的？进一步受力分析得：需增加的一个向心力（效果力），由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供。
问题：挤压的后果会怎样？（由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。这样的话，2 轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏。）那么应该如何解决这一实际问题，结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。
交流与讨论：学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案，结合受力图发表自己的见解…… 如图所示：
（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。）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？
如果由这个合力F为汽车转弯提供向心
2、竖直平面内的圆周运动实例分析
问题：质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为只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？通过分析，你可以得出什么结论？ 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。
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？（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。）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？（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。）
如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用？如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢？（前面的结论能直接运用，不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度，即要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理。）课堂训练
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／s2．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 3 桥面向上的支持力N1和向下的重力G＝mg，如图所示：
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
板书设计
第3节
向心力的实例分析
1、转弯时的向心力实例分析
2、竖直平面内的圆周运动实例分析
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