教学设计：高中课程标准.物理（人教版）必修2
主 备 人：鲁 江 学科长审查签名：王仕丰
一、内容及其解析
1、内容：用匀速圆周运动的规律解决现实生活中的平面圆周运动问题。
2、解析：主要是通过分析生活中的火车和汽车转弯问题，掌握用牛顿第二定律分析向心力的来源。通过现实生活中的平面圆周运动分析，归纳总结出物体做平面圆周运动的特点。这是学生应该重点掌握的，此知识是学生学好带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的基础，而带电粒子在匀强磁场中的运动又是每年高考的重点。
二、目标及其解析
目标1：通过火车转弯分析水平面上的匀速圆周运动。
解析1：如果轨道是水平的，那么火车转弯时是外轨对火车轮缘的弹力提供向心力。否则是重力和支持力的合力提供全部或部分向心力。
思考1：火车转弯时如果仅靠外轨对火车轮缘的弹力力提供向心力，会带来什么问题？
目标2：通过汽车转弯现象分析水平面上的匀速圆周运动。
解析2：如果路面是水平的，那么汽车转弯时是车轮所受的摩擦力提供向心力。否则是重力和支持力的合力提供全部或部分向心力。
思考2：高速公路的转弯处，公路的外沿设计的比内沿略高，若汽车以设计速度转弯时，所需向心力由什么力提供？
三、教学问题诊断分析
向心力是按效果命名的，它可以是重力、弹力或摩擦力，也可以是这些力的合力或分力所提供，并不是一种特殊的力。这是学生很难理解的。
四、教学支持条件分析
运用多媒体图片对火车、汽车转弯等几个实例进行分析，使学生进一步掌握水平圆周运动问题。
五、教学过程设计
1、教学基本流程
复习向心力概念→生活中的圆周运动所需向心力是有哪些力来提供？→分析生活中的火车、汽车转弯问题 → 练习、小结。
2、教学情景
问题 1：火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，当火车在等高轨道处转弯时，我们说它做圆周运动，是什么力提供火车转弯时所需向心力呢？
设计意图：在等高的转弯轨道上，火车所需的向心力由火车轮缘所受的向里的支持力来提供。
问题2:靠外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯时所需的向心力，在实际中可取吗？为什么？
设计意图：由于火车的质量太大，靠这种办法得到向心力，铁轨和轮缘极易受损。
【思考1】假如你是一个工程师，为了减轻铁轨和车轮的受损程度，你能提出哪些可行的方案？
分析：如果轨道是平的，外轨对轮缘的弹力提供向心力。如果外轨高于内轨，外轨对轮缘的弹力和火车重力的合力提供全部或部分向心力。这样就可以减轻铁轨与车轮间的挤压力。
设计意图：知道实际中的铁路为什么外轨略高于内轨。
【例题1】 已知火车速度为30m/s ，弯道的半径 r=900m，火车的质量为8×105kg。（g 取10m/s2）
（1）、转弯时所需要的向心力多大？
（2）、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平面的夹角θ是多大？
（3）、若轨距为d=1.4m，此时内外轨的高度差h是多少？ (θ很小时，近似有tan θ=sinθ)
（4）、若火车速度为40m/s，此时轮缘的受力情况如何？
设计意图：理解和掌握火车转弯问题。
解：提示
讨 论：
当v=v0时：轮缘不受侧向压力
当v>v0时：轮缘受到外轨向内的挤压力
当v2λ
4、如图所示，水平圆盘可绕通过圆的竖直轴转动，两个小物体甲和乙的质量相同，它们与圆盘间的最大静摩擦力都是fm，两物体之间连一根细线，此细线过圆心，物体甲到圆心的距离为r1，物体乙到圆心的距离为r2，且r1
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